一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及新能源领域，具体关于一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法；包括：65‑85份的正极活性物质，4‑8份的粘结剂和2‑7份的导电增强剂；本发明专利技术的一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法制备的过度金属氟化物电池正极材料具备较高的储能容量和较好的循环稳定性，归因于制备的过度金属氟化物纳米颗粒杂化碳纳米管外层使用超支化改性聚乙二醇单甲醚包覆，形成了一种表面均匀覆盖的膜；聚乙二醇基高分子材料被用于电池的电介质，其具有非常好的锂离子传导特性，该层膜能够确保过度金属氟化物纳米颗粒的形态稳定，又能自由的传导锂离子，从而避免储能材料的脱落而造成性能衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法
本专利技术涉及精细化工领域，尤其是一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法。
技术介绍
电池的发展经历了二百多年的历史，其种类多种多样，根据工作的性质和能量贮存的方式不同，一般可分为不可充电的一次电池、燃料电池、贮备电池以及可反复充电的二次电池等。如今各种电池的能量密度还远远达不到人类使用的需求，正极材料一直都是限制电池容量的关键因素。201910340099.2一种电池正极材料、采用该电池正极材料的电池正极片以及采用该电池正极片的锂电池，该电池正极材料包括钴酸锂系粉料和三元材料粉料，钴酸锂系粉料与三元材料粉料按预设比例混合，在混合前，钴酸锂系粉料与三元材料粉料均预先包覆有无机包覆层，无机包覆层为金属氧化物、金属磷酸盐、金属氟化物或金属硫化物中的任意一种。该专利技术通过预先分别对钴酸锂系粉料和三元材料粉料包覆无机包覆层，能够有效地提高正极材料的耐高电压性能和容量，以及减少正极材料高温胀气的情况。通过合适的大粒径钴酸锂和小粒径三元材料的搭配，可以实现高压实密度，大幅降低使用单纯钴酸锂的材料成本，并且提升复合正极的循环寿命。201811181608.3揭示了锂电池正极材料，包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、导电增强剂、分散剂、以及合浆溶剂；各组分的质量百分比为：正极活性物质62-80％，粘结剂5-10％，导电剂5-12％，导电增强剂3-6％，分散剂0.2-1％、助剂1-3％、合浆溶剂2-6％，所述合浆溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、磷酸三甲酯、二甲基甲酰胺、水混合而成的混合溶剂。该专利技术实现锂电池高温性能优良，而且容量保持率高、循环性能好、使用寿命长。201510422483.9涉及一种正极材料，包括含硫正极活性材料、导电剂及正极粘结剂，该正极粘结剂是由二胺类单体与二酐类单体通过聚合反应得到的聚合物。该含硫正极活性材料为单质硫或硫基导电聚合物。该专利技术还涉及一种锂硫电池，包括正极、负极及电解质。该正极包括上述正极材料。过渡金属氟化物作为电池的正极材料又来已久，其具有非常高的理论容量，每单位质量过渡金属氟化物存储的能量是传统正极材料的2-3倍。然而，因放电过程中生成的LiF密度小，质地蓬松，导致过渡金属氟化物在放/充电过程中体积膨胀/收缩程度大。经历多次充放电循环后过渡金属氟化物将粉末化，致使储电能力衰减。更重要的是随着温度升高，反应速率增大，程度加深，使得过渡金属氟化物在略高于室温的工作温度范围内（大于40℃）稳定性极差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法。一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法，其具体方案如下：按照质量份数，一种耐温过度金属氟化物电池正极材料包括：65-85份的正极活性物质，4-8份的粘结剂，2-7份的导电增强剂；其特征在于所述的正极活性物质的制备方法为：将5-10份的碳纳米管分散于50-100份的纯水中，然后加入0.1-0.5份的表面活性剂C14叔烷基胺乙氧基化丙氧基化物，搅拌混合均匀，控温50-70℃，搅拌处理30-60min，过滤，烘干，用20-40份的氢氟酸溶液浸没，然后加入0.7-4份的过渡金属硝酸盐，搅拌溶解后静置10-30h，然后缓慢搅拌下，加热到55-75℃，将溶液挥发干净，将剩下的材料放入真空干燥箱中，控温80-200℃，干燥5-10h；制备完成后将40-65份的0.1-0.5mol/L的锂盐乙腈溶液与15-25份的超支化改性聚乙二醇单甲醚混合均匀，并用来充分浸润材料，使材料在室温下挥发乙腈，即可得到所述的正极活性物质。所述的超支化改性聚乙二醇单甲醚的制备方法如下：按照质量份数，将0.4-2.2份的4,4-亚甲基二(2,6-二乙基苯基异氰酸酯）溶解在100-300份的四氢呋喃中，搅拌混合均匀，控温到零下5-10℃，然后将80-100份含有10-20份的聚乙二醇单甲醚1000的四氢呋喃溶液滴加反应釜中，滴加完毕后控温30-60℃，搅拌反应10-18h，然后将4-15份的聚乙二醇600和0.01-0.2份的二月桂酸二正丁基锡溶解于30-50份的四氢呋喃中，并滴加到反应釜中，控温50-70℃，搅拌反应20-30h，完成反应后蒸干溶剂即可得到所述的超支化改性聚乙二醇单甲醚。所述的过度金属氟化物为三氟化铁或三氟化钴或三氟化钒。所述的粘合剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。所述的导电增强剂为导电炭黑或石墨烯或碳纤维或碳纳米管。所述的氢氟酸溶液所含的氢氟酸的量为形成过度金属氟化物所需的量的100%-110%。所述的锂盐为六氟磷酸锂或高氯酸锂或三氟甲基磺酰亚胺锂或六氟砷酸锂或双草酸硼酸锂。所述的正极活性物质，粘结剂和导电增强剂按照比例称量后混合均匀，然后压片制成一种耐温过度金属氟化物电池正极材料。本专利技术的一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法制备的过度金属氟化物电池正极材料具备较高的储能容量和较好的循环稳定性，归因于制备的过度金属氟化物纳米颗粒杂化碳纳米管外层使用超支化改性聚乙二醇单甲醚包覆，形成了一种表面均匀覆盖的膜；聚乙二醇基高分子材料被用于电池的电介质，其具有非常好的锂离子传导特性，该层膜能够确保过度金属氟化物纳米颗粒的形态稳定，又能自由的传导锂离子，从而避免储能材料的脱落而造成性能衰减。具体实施方式下面通过具体实施例对该专利技术作进一步说明：将制备的正极材料以锂片为对电极，含锂盐的POE为电解质组装成纽扣电池，测定电池的容量和循环性能；按照IEC619602000.11标准，电池以放电电流0.2C放电至3V，然后充电电流1C充电至4.2V，截至电流20MA，为一个循环，两个循环之间间隔60min，工作温度50℃，循环次数为300次。实施例1一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法，其具体方案如下：按照质量份数，一种耐温过度金属氟化物电池正极材料包括：65g正极活性物质，4g粘结剂，2g导电增强剂；其特征在于所述的正极活性物质的制备方法为：将5g碳纳米管分散于50g纯水中，然后加入0.1g表面活性剂C14叔烷基胺乙氧基化丙氧基化物，搅拌混合均匀，控温50℃，搅拌处理30min，过滤，烘干，用20g氢氟酸溶液浸没，然后加入0.7g过渡金属硝酸盐，搅拌溶解后静置10h，然后缓慢搅拌下，加热到55℃，将溶液挥发干净，将剩下的材料放入真空干燥箱中，控温80℃，干燥5h；制备完成后将40g0.1mol/L的锂盐乙腈溶液与15g超支化改性聚乙二醇单甲醚混合均匀，并用来充分浸润材料，使材料在室温下挥发乙腈，即可得到所述的正极活性物质。所述的超支化改性聚乙二醇单甲醚的制备方法如下：按照质量份数，将0.4g4,4-亚甲基二(2,6-二乙基苯基异氰酸酯）溶解在100g四氢呋喃中，搅拌混合均匀，控温到零下5℃，然后将80份含有10g聚乙二醇单甲醚1000的四氢呋喃溶液滴加反应釜中，滴加完毕后控温30℃，搅拌反应10h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法，其具体方案如下：/n按照质量份数，一种耐温过度金属氟化物电池正极材料包括：65-85份的正极活性物质，4-8份的粘结剂，2-7份的导电增强剂；其特征在于所述的正极活性物质的制备方法为：将5-10份的碳纳米管分散于50-100份的纯水中，然后加入0.1-0.5份的表面活性剂C14叔烷基胺乙氧基化丙氧基化物，搅拌混合均匀，控温50-70℃，搅拌处理30-60min，过滤，烘干，用20-40份的氢氟酸溶液浸没，然后加入0.7-4份的过渡金属硝酸盐，搅拌溶解后静置10-30h，然后缓慢搅拌下，加热到55-75℃，将溶液挥发干净，将剩下的材料放入真空干燥箱中，控温80-200℃，干燥5-10h；制备完成后将40-65份的0.1-0.5mol/L的锂盐乙腈溶液与15-25份的超支化改性聚乙二醇单甲醚混合均匀，并用来充分浸润材料，使材料在室温下挥发乙腈，即可得到所述的正极活性物质。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法，其具体方案如下：
按照质量份数，一种耐温过度金属氟化物电池正极材料包括：65-85份的正极活性物质，4-8份的粘结剂，2-7份的导电增强剂；其特征在于所述的正极活性物质的制备方法为：将5-10份的碳纳米管分散于50-100份的纯水中，然后加入0.1-0.5份的表面活性剂C14叔烷基胺乙氧基化丙氧基化物，搅拌混合均匀，控温50-70℃，搅拌处理30-60min，过滤，烘干，用20-40份的氢氟酸溶液浸没，然后加入0.7-4份的过渡金属硝酸盐，搅拌溶解后静置10-30h，然后缓慢搅拌下，加热到55-75℃，将溶液挥发干净，将剩下的材料放入真空干燥箱中，控温80-200℃，干燥5-10h；制备完成后将40-65份的0.1-0.5mol/L的锂盐乙腈溶液与15-25份的超支化改性聚乙二醇单甲醚混合均匀，并用来充分浸润材料，使材料在室温下挥发乙腈，即可得到所述的正极活性物质。


2.根据权利要求1所述的一种耐温过度金属氟化物电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的超支化改性聚乙二醇单甲醚的制备方法如下：
按照质量份数，将0.4-2.2份的4,4-亚甲基二(2,6-二乙基苯基异氰酸酯）溶解在100-300份的四氢呋喃中，搅拌混合均匀，控温到零下5-10℃，然后将80-100份含有10-20份的聚乙二醇单甲醚1000的四氢呋喃溶液滴加反应釜中，滴加完毕后控温30-60℃，搅拌反应10-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：金华速览技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33