一种分级结构锂电池正极复合材料及其制备方法和锂电池技术

本发明专利技术批露了一种分级结构锂电池正极复合材料及其制备方法和锂电池。所述复合材料的合成原料包括：聚苯乙烯球、氧化石墨烯、金属盐、尿素和锂盐。本发明专利技术方法通过不同尺寸级配的聚苯乙烯球为模板构造具有分级多孔的结构，使电极材料的比容量有了显著地提高，同时获得了更佳倍率性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术批露了一种分级结构锂电池正极复合材料及其制备方法和锂电池。所述复合材料的合成原料包括：聚苯乙烯球、氧化石墨烯、金属盐、尿素和锂盐。本专利技术方法通过不同尺寸级配的聚苯乙烯球为模板构造具有分级多孔的结构，使电极材料的比容量有了显著地提高，同时获得了更佳倍率性能和循环性能。【专利说明】-种分级结构裡电池正极复合材料及其制备方法和裡电池
本专利技术设及材料领域及裡电池正极材料领域，尤其设及一种分级结构裡电池正极 复合材料的制备方法及裡电池。
技术介绍
老年代步车是老年人户外出行代步的理想车辆。其性能相对稳定，车速较慢，运用 电力无需加油，故又称环保老年车，老年电动车所使用的能源有很多，主要有铅酸电池(含 铅酸胶体电池）、儀氨电池、儀儒电池、儀铁电池、裡离子电池(常称之为裡电池）、燃料电池 等。其中裡离子电池又具有能量密度高、循环寿命长、安全性能高等优点，在各类电池中具 有更广泛的应用。裡离子电池正极材料是电池的重要影响因素之一。目前常见的正极材料 有钻酸裡、憐酸铁裡、儀酸裡、儘酸裡、裡合金=元金属氧化物等材料，但是运些材料要么使 用成本较高，要么仍处于研发阶段不能产业应用。更重要的是，它们的本征导电能力较差， 不利于电子的传输，因此实际比容量较理论比容量低，材料的优势不能很好的发挥。同时， 较差的导电性又导致了较差的循环寿命及倍率性能。目前，需要开发一种具有良好导电性、 能量密度较高、倍率性能更好、循环寿命更长的正极材料。还原氧化石墨締复合和分级多孔 结构的构筑是获得高性能正极材料的常见有效方法。然而，经过还原氧化石墨締修饰的电 极材料仍然存在着产物易团聚、反应活性位点较少等不足，因此需要对其进一步改进。 通过有目的的构造分级多孔结构，可W有效的防止复合材料的团聚，同时为电子 和离子的传输提供通道，并能有效的增加电极材料与电解液的接触面积，提高综合性能。但 是，目前的制备分级多孔结构电极材料的方法较为复杂、较难调控、产量较低。因此很有必 要寻找一种有效可控的方法。
技术实现思路
本申请的一个方面批露了一种分级结构裡电池正极复合材料，所述复合材料的合 成原料包括： 聚苯乙締球，0.27~0.94重量％， 氧化石墨締，0.46~6.56重量％， 金属盐，4.90~23.02重量％， 尿素，64.04~97.37重量％，和 裡盐，0.72~5.17重量％。 优选地，所述复合材料的合成原料包括： 聚苯乙締球，0.37~0.84重量％， 氧化石墨締，1.06~4.96重量％， 金属盐，6.90~15.58重量％， 尿素，74.90~90.28重量％，和 裡盐，0.95~2.35重量％。 更优选地，所述复合材料的合成原料包括： 聚苯乙締球，0.37~0.64重量％， 氧化石墨締，1.46~2.56重量％， 金属盐，9.90~13.02重量％， 尿素，84.04~87.73重量％，和 裡盐，1.12~1.17重量％。 在一种实施方式中，所述一种分级结构裡电池正极复合材料，所述的聚苯乙締球 至少包含第一直径聚苯乙締球、第二直径聚苯乙締球和第=直径聚苯乙締球中的一种。其 中第一直径聚苯乙締球直径在60-200 nm之间，第二直径聚苯乙締球直径在225-600 nm之 间，第S直径聚苯乙締球直径在700-1000 nm之间。[000引优选地，第一直径聚苯乙締直径在60-100皿，第二直径聚苯乙締直径在300-500 nm之间，第S直径聚苯乙締直径在800-900 nm之间。 更优选地，所述聚苯乙締球包括第一直径聚苯乙締和第二直径聚苯乙締，第一直 径聚苯乙締直径在80-100 nm，第二直径聚苯乙締直径在300-400 nm之间。 在一种实施方式中，所述一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征是:所述的第 一直径聚苯乙締球的质量百分数为50~80%、第二直径聚苯乙締球质量百分数为30~60%和 第=直径聚苯乙締球质量百分数为10~40%。 优选地，第一直径聚苯乙締球的质量百分数为50~70%、第二直径聚苯乙締球质量 百分数为30~50%和第=直径聚苯乙締球质量百分数为20~30%。 更优选地，第一直径聚苯乙締球的质量百分数为50~60%、第二直径聚苯乙締球质 量百分数为40~50%和第S直径聚苯乙締球质量百分数为0%。 在一种实施方式中，所述一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征是:所述氧化 石墨締的碳氧原子比为1:0.25-1。 优选地，所述氧化石墨締的碳氧原子比为1:0.25-0.75。 更优选地，所述氧化石墨締的碳氧原子比为1:0.25-0.5。 在一种实施方式中，所述一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征是:所述金属 盐选自硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、硝酸钻、氯化钻、醋酸钻、硝酸儘、硫酸儘、硝酸侣或氯化 侣中的至少一种。 在一种实施方式中，所述的一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征是:所述裡 盐包括氨氧化裡、硝酸裡和醋酸裡。 在一种实施方式中，所述一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征是:复合材料 由裡合金金属氧化物和还原氧化石墨締组成，其中，裡合金金属氧化物与还原氧化石墨締 的质量比为1-10:1。 在一种实施方式中，所述一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征是:所述裡合 金金属氧化物包括，但不限于，憐酸铁裡、钻酸裡、儘酸裡、儀酸裡、儀钻侣裡、儀钻儘裡，W 及它们之间的二元或=元含裡化合物。 优选地，裡合金金属氧化物与还原氧化石墨締的质量比为2-7:1。 更优选地，裡合金金属氧化物与还原氧化石墨締的质量比为3-5:1。 在一种实施方式中，所述的一种分级结构裡电池正极复合材料，其特征在于，所述 复合材料具有分级多孔结构，其孔径尺寸至少包含第一级孔、第二级孔或第=级孔中的一 种。其中，第一级孔分布范围在60-200皿之间，第二级孔分布范围在225-600皿之间，第S 级孔分布范围在700-1000 nm之间。 优选地，第一级孔径分布范围在60-100加1，第二级孔分布范围在300-500 nm之 间，第S级孔分布范围在800-900 nm之间。 更优选地，分级结构包括第一级孔和第二级孔，第一级孔径分布范围在80-100 nm，第二级孔分布范围在300-400 nm之间。 本申请的另一方面设及一种分级结构裡电池正极复合材料的制备方法，其特征 是:包括W下步骤： 步骤(1)，将聚苯乙締微球分散在水或DMF中，得到聚苯乙締分散液A; 步骤(2)，超声条件下，将步骤（1)中聚苯乙締分散液A加入氧化石墨締悬浮液中，得到 混合液B; 步骤(3)，将金属盐、尿素溶解在水中，并加入到步骤(2)所得混合液B中，继续超声分散 1-3 h后，将反应液转移到密闭容器中进行水热或溶剂热反应，得到产物C; 步骤(4)，将步骤(3)中所述产物C与裡盐加入溶剂中，超声分散，将反应液转移到密闭 容器中进行水热或溶剂热反应，得到产物D; 步骤巧），将步骤(4)中产物D在高溫下惰性或还原性气体的保护下处理，得到具有分级 结构的裡电池正极复合材料E。 在一种实施方式中，一种分级结构裡电池正极复合材料的制备方法，其特征是:步 骤(3)和(4)中，水热或溶剂热反应的溫度为90-200 DC，反应时间为12-72 h。 优选地，步骤（3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分级结构锂电池正极复合材料，其特征在于，所述复合材料的合成原料包括：聚苯乙烯球，0.27～0.94重量%，氧化石墨烯，0.46～6.56重量%，金属盐，4.90～23.02重量%，尿素，64.04～97.37重量%，和锂盐，0.72～5.17重量%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福生，杨伟进，秦玉秋，许庆亮，张志磊，
申请(专利权)人：河北路博顺新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13