一种锂电池复合正极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂电池复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：取一定量的碳包覆的磷酸锡铁锂粉末溶于有机溶剂中，制得粉体悬浊液，向粉体悬浊液中加入表面改性剂APS(氨基丙基三甲氧基硅烷)，机械搅拌后过滤，对过滤产物进行醇洗，干燥，制得干燥产物；步骤二：取一定量的CNT加入至氧化剂溶剂中，进行超声搅拌，置于80℃的水浴中回流2h，将氧化剂溶剂洗涤至中性，干燥后制得氧化后的CNT；步骤三：将步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT进行混合，加入PEI，超声搅拌后制得悬浊液；步骤四：将步骤三制得的悬浊液快速抽滤并进行真空干燥，制得最终的锂电池复合正极材料。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池复合正极材料的制备方法
本专利技术涉及电池材料
，尤其涉及一种锂电池复合正极材料的制备方法。
技术介绍
提高锂电池正极材料的电子电导和改善锂离子的扩散速率已经成为磷酸铁锂正极材料应用的关键问题。常规的对正极材料的改进方法为细化正极材料的粉体粒径，利用碳包覆的磷酸铁粉体可提高电子电导率，通过金属掺杂提高体相电导率，缩短锂离子的扩散距离，提高锂离子的扩散速率。碳纳米管(CNT)掺杂磷酸铁锂的复合正极材料进一步提高了正极材料的电子电导，然而，CNT的比表面积较大，表面疏水性较强，直接加入正极浆料中，只能形成离散的点线，不能充分发挥CNT的高导电性。鉴于此，实有必要提供一种新型的锂电池复合正极材料的制备方法以克服以上缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够缩短锂离子传输距离、提高电子电导、倍率及循环性能优异的锂电池复合正极材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种锂电池复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：取一定量的碳包覆的磷酸锡铁锂粉末溶于有机溶剂中，制得粉体悬浊液，向粉体悬浊液中加入表面改性剂APS，机械搅拌后过滤，对过滤产物进行醇洗，干燥，制得干燥产物；步骤二：取一定量的CNT加入至氧化剂溶剂中，进行超声搅拌，置于80℃的水浴中回流2h，将氧化剂溶剂洗涤至中性，干燥后制得氧化后的CNT；步骤三：将步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT进行混合，加入PEI，超声搅拌后制得悬浊液；步骤四：将步骤三制得的悬浊液快速抽滤并进行真空干燥，制得最终的锂电池复合正极材料。在一个优选实施方式中，所述步骤一中的有机溶剂为乙醇，所述步骤一中的粉体悬浊液的浓度为10mg/ml。在一个优选实施方式中，所述步骤一中的粉体悬浊液与表面改性剂APS的体积比为1：4。在一个优选实施方式中，所述步骤一中的机械搅拌时间为24h；所述步骤一中的干燥温度为80℃。在一个优选实施方式中，所述步骤二中的氧化剂为H2SO4及HNO3，H2SO4及HNO3的物质的量之比为1：3；所述步骤二中CNT在H2SO4及HNO3中的质量分数为0.35g/100ml。在一个优选实施方式中，所述步骤二中超声搅拌的时间为20min；所述步骤二中的干燥温度为80℃。在一个优选实施方式中，所述步骤三中混合的步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT的质量比为9：1。在一个优选实施方式中，所述步骤三中加入的PEI的浓度为1％。在一个优选实施方式中，所述步骤三中超声搅拌的时间为30min。在一个优选实施方式中，所述步骤四中真空干燥的温度为100℃。相比于现有技术，本专利技术提供的锂电池复合正极材料的制备方法，在碳包覆的磷酸锡铁锂材料的基础上，利用表面改性剂APS对材料进行表面改性，再通过水热法制备加入了CNT的复合正极材料，本专利技术所制备的复合正极材料提高了电子电导，缩短了锂离子的传输距离，通过CNT与石墨建立了由点到线的电子传输通道，所制备的电池充放电性能优异，倍率及循环性能良好。【附图说明】图1为本专利技术提供的实施例最终所制备的锂电池复合正极材料LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS+CNT的X射线衍射图谱；图2为本专利技术提供的实施例中步骤一所制备的干燥产物LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS的SEM图；图3为本专利技术提供的实施例最终所制备的锂电池复合正极材料LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS+CNT的SEM图；图4为本专利技术提供的实施例中步骤一所制备的干燥产物LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS的粒径分布图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并不是为了限定本专利技术。本专利技术提供一种锂电池复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：取一定量的碳包覆的磷酸锡铁锂粉末溶于有机溶剂中，制得粉体悬浊液，向粉体悬浊液中加入表面改性剂APS(氨基丙基三甲氧基硅烷)，机械搅拌后过滤，对过滤产物进行醇洗，干燥，制得干燥产物；步骤二：取一定量的CNT加入至氧化剂溶剂中，进行超声搅拌，置于80℃的水浴中回流2h，将氧化剂溶剂洗涤至中性，干燥后制得氧化后的CNT；步骤三：将步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT进行混合，加入PEI(聚醚酰亚胺)，超声搅拌后制得悬浊液；步骤四：将步骤三制得的悬浊液快速抽滤并进行真空干燥，制得最终的复合正极材料。具体的，所述步骤一中的有机溶剂为乙醇，所述步骤一中的粉体悬浊液的浓度为10mg/ml。具体的，所述步骤一中的粉体悬浊液与表面改性剂APS的体积比为1：4。具体的，所述步骤一中的机械搅拌时间为24h；所述步骤一中的干燥温度为80℃。具体的，所述步骤二中的氧化剂为H2SO4及HNO3，H2SO4及HNO3的物质的量之比为1：3；所述步骤二中CNT在H2SO4及HNO3中的质量分数为0.35g/100ml。具体的，所述步骤二中超声搅拌的时间为20min；所述步骤二中的干燥温度为80℃。具体的，所述步骤三中混合的步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT的质量比为9：1。具体的，所述步骤三中加入的PEI的浓度为1％。具体的，所述步骤三中超声搅拌的时间为30min。具体的，所述步骤四中真空干燥的温度为100℃。实施例：1、取400mg碳包覆的磷酸锡铁锂粉末溶于乙醇中，制得40ml粉体悬浊液，向粉体悬浊液中加入10ml表面改性剂APS，机械搅拌24h后过滤，对过滤产物进行醇洗，80℃条件下干燥，制得干燥产物LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS；2、取一定量的CNT加入至氧化剂H2SO4及HNO3中，H2SO4:HNO3＝1：3，CNT在H2SO4及HNO3中的质量分数为0.35g/100ml，进行超声搅拌，置于80℃的水浴中回流2h，将溶剂洗涤至中性，80℃条件下干燥，制得氧化后的CNT；3、将步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT按照质量比为9：1进行混合，加入浓度为1％的PEI，超声搅拌30min后制得悬浊液；4、将步骤三制得的悬浊液快速抽滤并进行100℃真空干燥，制得最终的复合正极材料LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS+CNT。以本专利技术实施例所制备的复合正极材料LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS+CNT作为正极活性物质，石墨作为负极，Super-P和KS-6为导电剂，聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂，按照质量比为95：1：3混合，16um的聚丙烯微孔膜作为隔膜，1.2mol·L-1的LiPF6/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二乙酯(DEC)+碳酸二甲酯(DMC)(1∶1∶1)的混合溶液为电解液，制备扣式电池。图1为本专利技术提供的实施例最终所制备的复合正极材料LiFe0.98Sn0.02PO4/C@APS+CNT的X射线衍射图谱，由图1可知，本专利技术提供的实施例所制备的复合正极材料和标准XRD谱图(JCPDSNo.40-1499)比较，标准峰对应良好，所制备的复合正极材料为橄榄石晶型，主相晶体结构无明显改变。在24-28°范围内出现的衍射隆起归因于碳包覆和CNT的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：取一定量的碳包覆的磷酸锡铁锂粉末溶于有机溶剂中，制得粉体悬浊液，向粉体悬浊液中加入表面改性剂APS，机械搅拌后过滤，对过滤产物进行醇洗，干燥，制得干燥产物；步骤二：取一定量的CNT加入至氧化剂溶剂中，进行超声搅拌，置于80℃的水浴中回流2h，将氧化剂溶剂洗涤至中性，干燥后制得氧化后的CNT；步骤三：将步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT进行混合，加入PEI，超声搅拌后制得悬浊液；步骤四：将步骤三制得的悬浊液快速抽滤并进行真空干燥，制得最终的锂电池复合正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：取一定量的碳包覆的磷酸锡铁锂粉末溶于有机溶剂中，制得粉体悬浊液，向粉体悬浊液中加入表面改性剂APS，机械搅拌后过滤，对过滤产物进行醇洗，干燥，制得干燥产物；步骤二：取一定量的CNT加入至氧化剂溶剂中，进行超声搅拌，置于80℃的水浴中回流2h，将氧化剂溶剂洗涤至中性，干燥后制得氧化后的CNT；步骤三：将步骤一制得的干燥产物及步骤二制得的氧化后的CNT进行混合，加入PEI，超声搅拌后制得悬浊液；步骤四：将步骤三制得的悬浊液快速抽滤并进行真空干燥，制得最终的锂电池复合正极材料。2.如权利要求1所述的锂电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的有机溶剂为乙醇，所述步骤一中的粉体悬浊液的浓度为10mg/ml。3.如权利要求2所述的锂电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的粉体悬浊液与表面改性剂APS的体积比为1：4。4.如权利要求3所述的锂电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小彬，雷京，邓鹏，黎明旭，许辉，
申请(专利权)人：深圳市沃特玛电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44