一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。本发明专利技术中，复合正极材料结构简单，成本低廉，循环稳定，循环容量高，聚苯胺层对复合正极材料有保护作用，聚苯胺层涂覆的复合正极材料具有更高的导电性和更完整的结构，有利于实现大电流密度下的充放电，使得锂离子电池的发展和应用具备较大的潜力；PANI导电层不参与电化学反应，包覆于含硅化合物表面提高了其导电性能，能够很好的适应大电流密度下的充放电过程，同时，PANI层减小了含硅化合物在充放电过程中的活性物质损失，从而保持了结构完整性；PANI层使含硅化合物更好地适应Li

A composite anode material for lithium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应以及环境友好等优点，而被广泛应用于便携式电子设备领域。而作为正极材料的物质也在不断的扩展，作为锂离子电池中的重要组成部分，一直制约着锂离子电池的大规模推广应用，主要表现在大倍率下放电比容量低，以及循环性能差，一直以来通过表面包覆改性是一种很好的改善正极材料电化学性能的方法，但电池循环容量偏低，循环稳定性较差仍然制约着锂离子电池的发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。本专利技术提供的锂离子电池复合正极材料循环容量高、循环稳定性好。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种锂离子电池复合正极材料，包括依次层叠的磷酸铁锂层、含硅化合物包裹层以及聚苯胺层。优选地，所述含硅化合物包裹层的质量含量为15～20％。优选地，所述聚苯胺层的质量含量为5～10％。优选地，所述含硅化合物包裹层包括Li2SiO3和/或Li4SiO4。优选地，当所述含硅化合物包裹层包括Li2SiO3和Li4SiO4时，所述Li2SiO3和Li4SiO4的质量比为1∶1～5。本专利技术还提供了上述技术方案所述的锂离子电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供磷酸铁锂正极材料；将所述磷酸铁锂正极材料与含硅化合物溶液混合后煅烧，得到含硅化合物包覆的正极材料；将所述含硅化合物包覆的正极材料浸泡在苯胺中进行聚合反应，得到所述锂离子电池复合正极材料。优选地，所述含硅化合物溶液包括Li2SiO3水溶液和/或Li4SiO4水溶液。优选地，所述磷酸铁锂正极材料为球形。优选地，所述煅烧的温度为400～600℃，时间为1～2h。优选地，所述苯胺在过硫酸铵的存在下进行聚合反应，所述苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1∶1。本专利技术提供了一种锂离子电池复合正极材料，包括依次层叠的磷酸铁锂层、含硅化合物包裹层以及聚苯胺层。本专利技术中，以PANI(聚苯胺)为壳的核壳结构材料具有结构简单，成本低廉，循环稳定，循环容量高的优点，聚苯胺层对复合正极材料有保护作用，相比直接暴露于电解液环境的复合材料，聚苯胺层涂覆的复合正极材料具有更高的导电性和更完整的结构，有利于实现大电流密度下的充放电，使得锂离子电池的发展和应用具备较大的潜力；PANI导电层不参与电化学反应，包覆于含硅化合物表面提高了其导电性能，能够很好的适应大电流密度下的充放电过程，同时，PANI层减小了含硅化合物在充放电过程中的活性物质损失，例如充放电过程活性物质的脱落和溶解，从而保持了结构完整性；PANI层使含硅化合物更好地适应Li+嵌入脱嵌导致的体积变化，并且减小了集流体上活性物质的损失，从而显著提高了正极材料的稳定循环容量。实施例的数据表明，本专利技术提供的锂离子电池复合正极材料表现出优异的电化学性能：1)极高的首次放电比容量，最高可达775.0mAh·g-1；2)可逆循环过程，容量保持稳定、衰减极低，100mA·g-1电流密度下保持高达180.0mAh·g-1的比容量；3)具有较高的倍率性能，倍率容量，在500mA·g-1的高电流密度下仍然能表现出142.0mAh·g-1的放电比容量。具体实施方式本专利技术提供了一种锂离子电池复合正极材料，包括依次层叠的磷酸铁锂层、含硅化合物包裹层以及聚苯胺层。在本专利技术中，所述含硅化合物包裹层的质量含量优选为15～20％，更优选为16～18％。在本专利技术中，所述聚苯胺层的质量含量优选为5～10％，更优选为6％。在本专利技术中，所述含硅化合物包裹层优选包括Li2SiO3和/或Li4SiO4。在本专利技术中，当所述含硅化合物包裹层包括Li2SiO3和Li4SiO4时，所述Li2SiO3和Li4SiO4的质量比优选为1∶1～5，更优选为1∶2～4。本专利技术还提供了上述技术方案所述的锂离子电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供磷酸铁锂正极材料；将所述磷酸铁锂正极材料与含硅化合物溶液混合后煅烧，得到含硅化合物包覆的正极材料；将所述含硅化合物包覆的正极材料浸泡在苯胺中进行聚合反应，得到所述锂离子电池复合正极材料。本专利技术提供磷酸铁锂正极材料。在本专利技术中，所述磷酸铁锂正极材料优选为球形。在本专利技术中，所述磷酸铁锂正极材料使用前优选进行预处理，所述预处理优选包括筛分和煅烧，本专利技术对所述筛分和煅烧的具体方式没有特殊的限定，在本专利技术的实施例中，优选筛分得到粒径1～10μm大小的材料颗粒，然后在400～600℃下煅烧除杂质。得到磷酸铁锂正极材料后，本专利技术将所述磷酸铁锂正极材料与含硅化合物溶液混合后煅烧，得到含硅化合物包覆的正极材料。在本专利技术中，所述煅烧的温度优选为400～600℃，时间优选为1～2h，升温至所述煅烧的温度的升温速率优选为5～10℃/min。在本专利技术中，所述煅烧优选在空气中进行。在本专利技术中，所述含硅化合物溶液优选包括Li2SiO3水溶液和/或Li4SiO4水溶液。在本专利技术中，所述含硅化合物溶液的浓度优选为0.01～1mmol/L。在本专利技术中，所述混合优选为超声分散0.5～2h。混合完成后，本专利技术优选将所得混合产物于30～40℃加热，直至物料完全干燥。得到含硅化合物包覆的正极材料后，本专利技术将所述含硅化合物包覆的正极材料浸泡在苯胺中进行聚合反应，得到所述锂离子电池复合正极材料。在本专利技术中，所述苯胺优选在过硫酸铵的存在下进行聚合反应，所述苯胺与过硫酸铵的摩尔比优选为1∶1。在本专利技术中，所述过硫酸铵优选以过硫酸铵的HCl溶液形式加入，所述过硫酸铵的HCl溶液优选为滴加，所述滴加在冰水浴、搅拌的条件下进行。在本专利技术中，所述滴加优选为逐滴加入。在本专利技术中，所述聚合反应优选在冰水浴中进行，所述聚合反应的时间优选为8～10h。聚合反应完成后，本专利技术优选用去离子水和乙醇交替清洗所得聚合反应产物，再真空干燥，得到所述锂离子电池复合正极材料。为了进一步说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的锂离子电池复合正极材料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本专利技术保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1(1)将Fe3(PO4)2粉末与Li2CO3按化学计量比充分混合均匀后，氮气氛下，400℃煅烧10h，得到LiFePO4。(2)按Li4SiO4含量占该复合正极材料总质量的15wt％，称取Li4SiO4水溶液，得到0.01mmol/L的Li4SiO4水溶液。将LiFePO4加入其中，超声分散1h得到分散均匀的悬浊液，移到磁力加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池复合正极材料，其特征在于，包括依次层叠的磷酸铁锂层、含硅化合物包裹层以及聚苯胺层。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池复合正极材料，其特征在于，包括依次层叠的磷酸铁锂层、含硅化合物包裹层以及聚苯胺层。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池复合正极材料，其特征在于，所述含硅化合物包裹层的质量含量为15～20％。


3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池复合正极材料，其特征在于，所述聚苯胺层的质量含量为5～10％。


4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池复合正极材料，其特征在于，所述含硅化合物包裹层包括Li2SiO3和/或Li4SiO4。


5.根据权利要求4所述的锂离子电池复合正极材料，其特征在于，当所述含硅化合物包裹层包括Li2SiO3和Li4SiO4时，所述Li2SiO3和Li4SiO4的质量比为1∶1～5。


6.权利要求1～5任一项所述的锂离子电池复...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯相士，
申请(专利权)人：湖南艾威尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43