一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法以及包覆改性的正极材料技术

本发明专利技术提供了一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法。本发明专利技术采用原位固态化技术，将锂盐和引发剂溶解在有机单体溶剂中，将正极材料均匀地分散在上述有机溶液中，采用紫外聚合、热聚合、电子束聚合等方式将上述有机溶液均匀地固化在正极材料表面，形成一层致密的保护层。由于上述有机溶剂中溶解有锂盐，能够导通锂离子，因此这种包覆方法不仅能够抑制正极材料与电解液之间的副反应，而且能够提高正极材料本体的锂离子电导率，进而提高锂离子电池的倍率性能。同时由于这种包覆方法制备的正极材料具有较高的锂离子电导率，因此有望应用于全固态电池中。

A kind of coating method for improving the ionic conductivity of positive material of lithium-ion battery and the coating modified positive material

【技术实现步骤摘要】
一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法以及包覆改性的正极材料
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法以及包覆改性的正极材料。
技术介绍
相比传统的二次电池，锂离子电池具有容量密度大、循环性能和安全性能好、环境友好等优势，广泛应用于便携式电子产品、电动汽车以及储能领域。正极材料是锂离子电池的重要组成部分，因其相对负极而言能量密度较低，因此是整个锂离子电池性能的制约因素。目前商业化的电池采用有机溶剂复合锂盐作为电解液，在循环过程中在有机电解液与正极材料接触部分会发生副反应，造成正极材料活性物质溶解和结构破坏等影响，进一步导致锂离子电池性能的恶化。现有解决上述缺陷的方法是在正极材料表面包覆一层保护层，减少其与有机电解液的接触，保护其不被有机电解液侵蚀，进而维持锂离子电池性能的稳定。现有的包覆技术一般采用共沉淀、溶胶-凝胶、热烧结等方法在材料表面包覆一层钝性氧化物如氧化铝、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅等，上述包覆方法很难在材料表面均匀地形成网状结构包覆，大部分呈现岛状结构包覆(参见中国专利CN102315430A《一种锂离子电池金属氧化物包覆正极材料》)。并且，由于这类物质大部分不具体导通锂离子的能力，因此包覆以后会影响正极材料的离子电导率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法以及包覆改性的正极材料，本专利技术提供的包覆方法不仅能够抑制正极材料与电解液之间的副反应，而且能够提高正极材料本体的锂离子电导率，进而提高锂离子电池的倍率性能。本专利技术提供了一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法，包括以下步骤：A)将锂盐、引发剂、聚合物单体和醇类溶剂混合，得到分散液；B)将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。优选的，所述锂盐选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、二(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、氟代烷基磷酸锂、二(三氟甲烷磺酰基)甲基化锂、二草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。优选的，所述引发剂选自偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰的一种或多种。优选的，所述有机单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，丙烯酸-2-烃基乙酯，丙烯酸异冰片酯的一种或多种。优选的，所述醇类溶剂选自乙醇或异丙醇。优选的，所述锂盐、引发剂、聚合物单体的质量比为(1～20)：(1～10)：(2～90)；所述锂盐、引发剂和聚合物单体的总质量与醇类溶剂的质量比为1:(20～60)；所述锂盐、引发剂和聚合物单体的总质量与正极材料的质量比为(0.5～50):100。优选的，所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、二元材料镍钴酸锂、二元材料镍锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和三元材料镍钴铝酸锂以及他们的改性掺杂物中的一种。优选的，所述聚合反应选自紫外聚合、热聚合或电子束聚合。优选的，所述紫外聚合和电子束聚合的具体方法为：将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后在紫外灯或者电子束照射下一直搅拌或者进行超声，直至醇类溶剂挥发完全，得到包覆改性的正极材料；所述热聚合的具体方法为：将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后，在超声或搅拌分散条件下进行加热，直至醇类溶剂挥发完全，得到包覆改性的正极材料。本专利技术还提供了一种上述包覆方法得到的包覆改性的正极材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法，包括以下步骤：A)将锂盐、引发剂、聚合物单体和醇类溶剂混合，得到分散液；B)将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。本专利技术采用原位固态化技术，将锂盐和引发剂溶解在有机单体溶剂中，将正极材料均匀地分散在上述有机溶液中，采用紫外聚合、热聚合、电子束聚合等方式将上述有机溶液均匀地固化在正极材料表面，形成一层致密的保护层。由于上述有机溶剂中溶解有锂盐，能够导通锂离子，因此这种包覆方法不仅能够抑制正极材料与电解液之间的副反应，而且能够提高正极材料本体的锂离子电导率，进而提高锂离子电池的倍率性能。同时由于这种包覆方法制备的正极材料具有较高的锂离子电导率，因此有望应用于全固态电池中。附图说明图1为实施例1制备的包覆改性的正极材料的TEM图；图2为实施例1制备的包覆改性的正极材料的0.1C容量电压曲线；图3为对比例1制备的包覆改性的正极材料的0.1C容量电压曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法，包括以下步骤：A)将锂盐、引发剂、聚合物单体和醇类溶剂混合，得到分散液；B)将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。本专利技术首先将将锂盐、引发剂、聚合物单体和醇类溶剂混合，得到分散液。具体的，先将锂盐、引发剂、聚合物单体混合，得到混合溶液。其中，所述锂盐选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、二(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、氟代烷基磷酸锂、二(三氟甲烷磺酰基)甲基化锂、二草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述引发剂选自偶氮二异丁腈(AIBN)和过氧化苯甲酰(BPO)的一种或多种；所述聚合物单体选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)，丙烯酸-2-烃基乙酯(HEA)，丙烯酸异冰片酯(IBOA)的一种或多种；所述锂盐、引发剂、聚合物单体的质量比为(1～20)：(1～10)：(2～90)；，优选为(1～10)：(1～5)：(85～90)，最优选为10％：0.5％：89.5％。接着，将混合溶液与醇类溶剂混合，得到分散液。其中，所述混合方式优选为超声分散。所述醇类溶剂选自乙醇或异丙醇。所述锂盐、引发剂和聚合物单体的总质量与醇类溶剂的质量比为1:(20～60)，优选为1:(30～50)。然后，将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。具体的，将所述分散液与锂离子电池正极材料混合，得到混合浆料；其中，所述锂离子电池正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、二元材料镍钴酸锂、二元材料镍锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和三元材料镍钴铝酸锂以及他们的改性掺杂物中的一种。所述锂盐、引发剂和聚合物单体的总质量与正极材料的质量比为(0.5～50)：100，优选为(1～40)：100。接着，将所述混合浆料进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。所述聚合反应选自紫外聚合、热聚合或电子束聚合。其中，所述紫外聚合和电子束聚合的具体方法为：将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后在紫外灯或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA)将锂盐、引发剂、聚合物单体和醇类溶剂混合，得到分散液；/nB)将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高锂离子电池正极材料离子电导率的包覆方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将锂盐、引发剂、聚合物单体和醇类溶剂混合，得到分散液；
B)将所述分散液与锂离子电池正极材料混合均匀后进行聚合反应，得到包覆改性的正极材料。


2.根据权利要求1所述的包覆方法，其特征在于，所述锂盐选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、二(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、氟代烷基磷酸锂、二(三氟甲烷磺酰基)甲基化锂、二草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的包覆方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的包覆方法，其特征在于，所述有机单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，丙烯酸-2-烃基乙酯，丙烯酸异冰片酯的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的包覆方法，其特征在于，所述醇类溶剂选自乙醇或异丙醇。


6.根据权利要求1所述的包覆方法，其特征在于，所述锂盐、引发剂、聚合物单体的质量比为(1～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛龙龙，刘波，黄进鑫，谷穗，任超时，冯奇，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31