一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料及电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料及电极的制备方法。本发明专利技术先通过一步草酸共沉淀‑溶剂热法得到纳米/微米棒状分级结构富锂正极材料；然后将导电交联聚合物通过原位聚合的方法对富锂正极材料进行包覆，得到富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料。所制备的富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料可用于制备正极电极。本发明专利技术通过合成纳米/微米棒状分级结构富锂层状氧化物正极材料，使得材料具有纳米和微米结构的双重优势，锂离子扩散路径短，材料结构稳定性好，并且还对该正极材料进行导电交联聚合物包覆，提高了富锂材料的电子转移速率，减少电荷转移电阻，提高循环稳定性，极大的提高了材料的倍率性能。

A lithium rich material / conductive organic polymer composite cathode material and electrode preparation method

The invention relates to a lithium rich material / conductive organic polymer composite cathode material and an electrode preparation method. The nano/micron rod-like graded structure lithium-rich cathode material is obtained by one-step oxalic acid coprecipitation_solvothermal method, and then the conductive crosslinked polymer is coated with the lithium-rich cathode material by in-situ polymerization to obtain the lithium-rich material/conductive organic polymer composite cathode material. The prepared lithium rich material / conductive organic polymer composite cathode material can be used for the preparation of positive electrode. By synthesizing nano/micron rod-like hierarchical structure lithium-rich layered oxide cathode material, the material has the dual advantages of nano and micron structure, the lithium ion diffusion path is short, the material structure is stable, and the cathode material is also coated by conductive crosslinking polymer, thereby improving the electron transfer of lithium-rich material. The rate, the charge transfer resistance and the cycle stability are reduced, and the rate performance is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料及电极的制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料及电极的制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为新型的储能形式，缓解了人们对化石燃料的依赖和日益严峻的环境压力。近年来，层状富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M＝Co、Ni、Mn等过渡元素一种或多种)由于其具有高容量、低成本和环境友好，能够运用于电动汽车和大规模储能电网领域，被誉为最具发展潜力的新一代锂离子电池正极材料之一。当前，大多数导电聚合物要么能量密度低，要么功率密度低。例如，聚(对苯)和聚噻吩具有快速的充放电性能，充电放电倍率可以大于10C以上，但它们的放电比容量较低，在50mAh/g左右；聚苯胺和聚硫化物具有较高的放电比容量(大于150mAh/g)，但这些材料的高倍率充放电性能差。目前，聚苯胺已经被用来提高富锂正极材料的电化学性能，然而导电聚苯胺热稳定性差，高温易分解，电导率较低一直是亟待解决的问题。而聚三苯胺(Polytriphenylamine，PTPAn)的分子结构中具有高导电率的聚(对苯)结构和高能量密度的苯胺单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的制备方法，所述富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的化学式通式为：xLi2MnO3·(1‑x)LiMO2；其中M为过渡金属层中的金属离子，包括Mn、Ni、Co、V、Sn、Mo、Al、Y的一种或多种，0＜x＜1；其特征在于，制备方法包括以下步骤：将所需化学计量的锂的乙酸盐、含金属M的乙酸盐或硝酸盐按比例混合，溶于乙醇溶液中，得到混合溶液A；将过量的草酸溶解于乙醇溶液中，得到混合溶液B；将混合溶液A加入到混合溶液B中，搅拌一段时间后转移到水热釜，180℃水热反应2～20h，制得前驱体；将前驱体干燥后在400～500℃煅烧3～6h，再依次在500～600...

【技术特征摘要】
1.一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的制备方法，所述富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的化学式通式为：xLi2MnO3·(1-x)LiMO2；其中M为过渡金属层中的金属离子，包括Mn、Ni、Co、V、Sn、Mo、Al、Y的一种或多种，0＜x＜1；其特征在于，制备方法包括以下步骤：将所需化学计量的锂的乙酸盐、含金属M的乙酸盐或硝酸盐按比例混合，溶于乙醇溶液中，得到混合溶液A；将过量的草酸溶解于乙醇溶液中，得到混合溶液B；将混合溶液A加入到混合溶液B中，搅拌一段时间后转移到水热釜，180℃水热反应2～20h，制得前驱体；将前驱体干燥后在400～500℃煅烧3～6h，再依次在500～600℃煅烧2～5h、700～800℃煅烧2～5h、800～900℃煅烧12～20h，之后冷却至室温即得到纳米/微米棒状分级结构富锂层状氧化物正极材料；将纳米/微米棒状分级结构富锂层状氧化物正极材料与导电交联聚合物溶于有机溶剂中，获得富锂正极材料悬浊液；将该悬浊液超声搅拌4～12h，在常温下通过蒸发溶剂使得导电交联聚合物在富锂正极材料表面原位沉淀，获得导电交联聚合物包覆的纳米/微米棒状分级结构富锂正极材料。2.根据权利要求1所述的一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述导电交联聚合物通过以下步骤制得：将三苯胺和苯胺以一定摩尔比溶解在有机溶剂中，在惰性气体的保护下进行搅拌，同时加入无水三氯化铁，控制反应温度在5～60℃，反应3～12h后将产物倒入过量甲醇中，使具有网状结构的导电交联聚合物沉淀下来；将产物用甲醇洗涤数次，在饱和氨水中搅拌过夜，最后干燥得到导电交联聚合物。3.根据权利要求2所述的一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述三苯胺占三苯胺与苯胺总摩尔量的0.4～50％；无水三氯化铁与聚合物单体的摩尔比为4:1。4.根据权利要求1所述的一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述乙醇溶液的质量浓度为30～99.5％；所述包覆过程中，导电交联聚合物占纳米/微米棒状分级结构富锂层状氧化物正极材料与导电交联聚合物总...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜洲，谢宇翔，杨伟，马婷婷，邹汉波，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44