一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于动力电池技术领域，具体公开了一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法,其步骤如下：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1‑XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，水浴搅拌加热，真空干燥，然后在氮气气氛条件下煅烧，得复合正极材料；(2)将复合正极材料与导电剂、聚合物单体混合分散乙醇溶液中,加入甲醛溶液进行水热反应，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料。采用本发明专利技术制备的正极复合材料的表面包覆层化学稳定性好，可以有效提升电池的比容量和循环性能。

Preparation of a polymer coated composite cathode material

The invention belongs to the technical field of power battery, specifically discloses a method for preparing a polymer coated composite material, which comprises the following steps: (1) the silica, ammonium metavanadate, LiMnXFe1 XPO4 mixed dispersed in deionized water, adding citric acid, water stirring and heating, vacuum drying, and then calcined in nitrogen conditions under the atmosphere, the composite cathode material; (2) the composite cathode material with conductive agent, polymer monomers dispersed in ethanol solution, joined Formaldehyde Solution in the hydrothermal reaction, then filtration, washing and vacuum drying, obtain the polymer coated composite cathode material. The surface coating of the cathode composite material prepared by the invention has good chemical stability, and it can effectively improve the specific capacity and cycle performance of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法
本专利技术属于动力电池
，具体涉及一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法。
技术介绍
高安全和高能量密度作为动力锂离子电池的关键指标，一直是行业内研究解决的重点。目前国内外应用最多的动力锂离子电池体系主要是磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池安全性高，价格低，但是比容量低；三元电池安全性和比容量较高，但是价格相对较高，且循环寿命相对较差。目前,已有人在做磷酸锰铁锂(LiMnXFe1-XPO4)电池正极材料,磷酸锰铁锂被认为是最具潜力的磷酸铁锂升级换代材料，其安全性好，且容量高。但是经研究发现,采用常规的固相法和共沉淀法难以提升材料的容量，因此提升磷酸锰铁锂性能的技术研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种原料易得，工艺条件容易控制的聚合物包覆复合正极材料的制备方法，采用该方法制得的正极材料用于动力电池加工可以有效提高电池的安全性和循环性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法,其步骤如下：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在70-90℃下水浴搅拌加热1-2h，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于200-230℃下预烧5-6h，再在900-950℃下煅烧9-10h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为0.5-1:0.5-1:1:2-3:200-300，LiMnXFe1-XPO4中的0.7≤x≤0.9；(2)将复合正极材料与导电剂、聚合物单体混合分散于150-200倍质量的浓度为80％-85％的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在140-150℃下水热反应9-10h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、聚合物单体、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％-4％、0.3-0.5％、0.4％-0.5％。采用本专利技术制备的正极复合材料的表面包覆层化学稳定性好，在反复的充放电过程中，可以有效的保持材料的结构稳定，组装电池的使用安全性和循环性能好。具体的，所述的聚合物单体为吡咯或苯胺。具体的，所述的导电剂是由鳞片石墨、聚乙炔、氧化锡锑按照65-70:35-40:1的质量比混合得到。专利技术人经试验发现，采用以上三种原料混合构成的导电剂用于本专利技术的复合正极材料的制备，可以降低内阻，进一步提升离子的传导能力以及导电性能，增加电池的充放电速度，且电池的循环性能好。优选的，步骤(1)中二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为1:1:1:3:200-220；步骤(2)中导电剂、聚合物单体、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％、0.5％、0.4％。优选的，步骤(2)中水浴搅拌速度为80-100r/min。优选的，步骤(2)中的混合物是在90℃下水浴搅拌加热1.5h，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于220-230℃下预烧6h，再在940-950℃下煅烧9h。经试验验证，在此条件下处理混合物，使得电池的循环性更佳。具体实施方式以下通过实施例1-6及对比例1-2对本专利技术公开的技术方案作进一步的说明。实施例1：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在90℃下水浴搅拌加热1.5h，搅拌速度为90r/min，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于225℃下预烧6h，再在945℃下煅烧9h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为1:1:1:3:210，LiMnXFe1-XPO4中的x为0.7；(2)将复合正极材料与导电剂、吡咯混合分散于180倍质量的浓度为85％的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在145℃下水热反应10h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、吡咯、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％、0.5％、0.4％，导电剂是由鳞片石墨、聚乙炔、氧化锡锑按照70:38:1的质量比混合得到。将制得的聚合物包覆复合正极材料与导电炭黑、聚偏氟乙烯按照9:1:1的质量比均匀混合制成工作电极，负极为金属锂片，在测试温度为25℃下进行电性能测试，结果表明，该正极材料在0.1C倍率下放电比容量为193.0mAh/g，首次库伦效率为90.9％，循环50次后容量保持率高达99.7％。实施例2：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4混合，分散于去离子水中，加入柠檬酸，在85℃下水浴搅拌加热2h，搅拌速度为80r/min，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于230℃下预烧5h，再在940℃下煅烧10h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为1:0.5:1:2:220，LiMnXFe1-XPO4中的x为0.7；(2)将复合正极材料与导电剂、吡咯混合分散于150-200倍质量的浓度为85％的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在150℃下水热反应9h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、吡咯、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的4％、0.3％、0.5％，导电剂是由鳞片石墨、聚乙炔、氧化锡锑按照70:35:1的质量比混合得到。将制得的聚合物包覆复合正极材料与导电炭黑、聚偏氟乙烯按照9:1:1的质量比均匀混合制成工作电极，负极为金属锂片，在测试温度为25℃下进行电性能测试，结果表明，该正极材料在0.1C倍率下放电比容量为191.2mAh/g，首次库伦效率为89.8％，循环50次后容量保持率高达98.9％。实施例3：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在70℃下水浴搅拌加热2h，搅拌速度为90r/min，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于220℃下预烧5h，再在950℃下煅烧10h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为0.5:0.5:1:2:300，LiMnXFe1-XPO4中的x为0.7；(2)将复合正极材料与导电剂、苯胺混合分散于150-200倍质量的浓度为80％的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在145℃下水热反应10h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、苯胺、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％、0.3、0.4％，导电剂是由鳞片石墨、聚乙炔、氧化锡锑按照65:35:1的质量比混合得到。将制得的聚合物包覆复合正极材料与导电炭黑、聚偏氟乙烯按照9:1:1的质量比均匀混合制成工作电极，负极为金属锂片，在测试温度为25℃下进行电性能测试，结果表明，该正极材料在0.1C倍率下放电比容量为192.6mAh/g，首次库伦效率为90.1％，循环50次后容量保持率高达99.1％。实施例4：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在80℃下水浴搅拌加热1h，搅拌速度为85r/min，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法,其步骤如下：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1‑XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在70‑90℃下下水浴搅拌加热1‑2h，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于200‑230℃下预烧5‑6h，再在900‑950℃下煅烧9‑10h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1‑XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为0.5‑1:0.5‑1:1:2‑3:200‑300，LiMnXFe1‑XPO4中的0.7≤x≤0.9；(2)将复合正极材料与导电剂、聚合物单体混合分散于150‑200倍质量的浓度为80％‑85％的的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在140‑150℃下水热反应9‑10h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、聚合物单体、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％‑4％、0.3‑0.5％、0.4％‑0.5％。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法,其步骤如下：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在70-90℃下下水浴搅拌加热1-2h，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于200-230℃下预烧5-6h，再在900-950℃下煅烧9-10h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMnXFe1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为0.5-1:0.5-1:1:2-3:200-300，LiMnXFe1-XPO4中的0.7≤x≤0.9；(2)将复合正极材料与导电剂、聚合物单体混合分散于150-200倍质量的浓度为80％-85％的的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在140-150℃下水热反应9-10h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、聚合物单体、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％-4％、0.3-0.5％、0.4％-0.5％。2.根据权利要求1所述聚合物包覆复合正极材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：胡小玲，
类型：发明
国别省市：安徽,34