锂电池正极材料表面传输效率调控方法及得到的正极材料技术

本发明专利技术公开了一种锂电池正极材料表面传输效率调控方法及得到的正极材料，包括以下步骤：S1、将两种或两种以上聚合物按一定比例混均匀得到聚合物混合溶液；S2、将锂电池正极材料分散于聚合物混合溶液中，得到悬浮液；S3、加热悬浮液，干燥粉末即为最终聚合物包覆后的锂电池正极材料。本发明专利技术通过在正极材料的表面形成聚合物复合包覆层，利用聚合物的弹性以及两种或多种聚合物之间的交联性，在构建多重电子/离子通路的同时，消除了界面不相容的弊端，实现了包覆结构的紧实和完整，通过包覆不同的聚合物，可以实现调控界面的电子/离子传输效率。本发明专利技术的方法简单便捷、成本低廉，原料选择性多。普适性强，易于商业化应用。易于商业化应用。易于商业化应用。

【技术实现步骤摘要】
锂电池正极材料表面传输效率调控方法及得到的正极材料


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极材料改性
，特别涉及一种锂电池正极材料表面传输效率调控方法及得到的正极材料。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为最具有前景的二次电池，广泛应用于小型便携式电子产品和电动交通工具。2017年国家工信部等四部委联合颁布的《促进汽车动力电池发展行动方案》要求到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300Wh/kg，系统比能量力争达到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下；2025年动力电池单体比能量达500wh/kg的目标。正极材料是制约锂离子动力电池能量密度的主要因素。目前，LiFePO4三元等各种系列的正极材料已实现商业化应用，然而这些材料在结构稳定性方面表现逊色。长期循环过程中，正极材料会发生严重相变，并且正极－电解液界面之间会形成SEI钝化膜，表面的重构会直接阻碍锂离子传播，材料的表面敏感性限制了储存和运输，极其重要的是，市场上所有的正极材料都不具备优异的大倍率充放电性能。
[0003]截止目前，已有相关报道电子导体和离子导体可以在电极材料表面构建快电子/离子传输路径，优化表面电子/离子传输效率，改善电极材料的倍率性能。例如，中国专利CN106803574B公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用，大致
技术实现思路
为：以LMP(LiMnPO4)材料为核，在LMP核表面附着PEG(聚乙二醇)，得到LMP/PEG复合材料，在LMP/PEG复合材料表面沉积导电聚合物PTh(导电聚噻吩)，得到LMP/PEG－PTh复合材料。在该专利技术中，PEG不仅可以在LMP表面形成包覆层，抑制锰的溶解，而且是一种良好的聚合物电解质，可以通过锂离子和PEG上的醚氧原子静电协调作用促进锂离子的传输；PTh包覆层具有较高电导率，可以降低LMP界面间的电荷转移电阻，提高锂离子和电子的表面速率，进而改善电极的倍率性能，同时，PTh可以进一步减少LMP与电解液的接触面积，抑制锰在电解液中的溶解，提高LMP的循环性能。
[0004]然而，该制备方法所形成的包覆层为分层结构，即在LMP核表面包覆PEG包覆层，再在PEG包覆层上包覆PTh层，双层聚合物包覆层会因界面分界清晰而不相容，包覆层稳定性差，在长时间循环过程中会出现破碎、脱落等问题，提升LMP循环性能有限，可持续性不强，有待进一步优化改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种锂电池正极材料表面传输效率调控方法及得到的正极材料，本专利技术的调控方法通过在正极材料的表面形成聚合物复合包覆层，利用聚合物的弹性以及两种或多种聚合物之间的交联性，在构建多重电子/离子通路的同时，消除了界面不相容的弊端，实现了包覆结构的紧实和完整，获得的具有复合包覆层结构的正极材料具有良好的电化学活性和稳定的电极表面，同时，通过包覆不同的聚合物，可以实现调控界面的电子/离子传输效率，克服了传统技术所存在的不足。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：一种锂电池正极材料表面传输效率调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1、将两种或两种以上聚合物按一定比例分散于有机溶剂中，超声、搅拌至充分溶解并分散均匀，得到聚合物混合溶液；
[0008]S2、将锂电池正极材料分散于聚合物混合溶液中，搅拌混合均匀，得到悬浮液；
[0009]S3、加热悬浮液，待溶剂全部挥发后，得到干燥粉末，干燥粉末即为最终聚合物包覆后的锂电池正极材料。
[0010]在本专利技术的调控方法中，通过在正极材料的表面形成聚合物复合包覆层，利用聚合物的弹性以及两种或多种聚合物之间的交联性，在构建多重电子/离子通路的同时，消除了界面不相容的弊端，实现了包覆结构的紧实和完整，通过包覆不同的聚合物，可以实现调控界面的电子/离子传输效率。本专利技术的方法简单便捷、成本低廉，原料选择性多。普适性强，易于商业化应用。
[0011]进一步，所述聚合物选自聚丙烯腈、聚乙炔、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、环氧丙烷中的两种或两种以上。
[0012]进一步，锂电池正极材料的聚合物复合包覆层的厚度为1－4nm。如果聚合物复合包覆层厚度太小，则会导致聚合物不能完整地覆盖在高镍正极表面，厚度太大，会增大电极－电解液界面阻抗，阻碍离子/电子传输，经过数次试验证明，厚度在1－4nm为宜。
[0013]作为优选，所述聚合物为聚乙二醇和聚丙烯腈的混合，或者为聚乙二醇和聚乙炔的混合。
[0014]作为优选，所述聚合物为聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的混合，或者为聚丙烯腈和聚乙烯醇的混合。
[0015]进一步，所述锂电池正极材料的聚合物复合包覆层的质量为整体质量的2％－5％。
[0016]进一步，所述锂电池正极材料为LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2、LiFePO4、LiCoO2或LiMn2O4。
[0017]进一步，所述有机溶剂选自NMP、无水乙醇、DMF、甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮中的一种或多种。
[0018]本专利技术还包括一种锂离子电池正极材料，所述正极材料通过上述调控方法制备得到。本专利技术得到的正极材料具有良好的电化学活性和稳定的电极表面，具备优异的大倍率充放电性能，商业化应用前景良好。
[0019]本专利技术还包括一种锂离子电池，所述锂离子电池采用上述的正极材料制备得到。得到的锂离子电池在长期充放电过程中的循环性能和倍率性能都得到了明显改善。
[0020]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在正极材料的表面形成聚合物复合包覆层，利用聚合物的弹性以及两种或多种聚合物之间的交联性，在构建多重电子/离子通路的同时，消除了界面不相容的弊端，实现了包覆结构的紧实和完整，通过包覆不同的聚合物，可以实现调控界面的电子/离子传输效率。本专利技术的方法简单便捷、成本低廉，原料选择性多。普适性强，易于商业化应用。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1制备的正极材料XRD图；
[0022]图2是本专利技术实施例1制备的正极材料的SEM图；
[0023]图3是本专利技术实施例1制备的正极材料循环性能图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。另外，在本文中能所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应该理解为包含接近这些范围或值的值。对数数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极材料表面传输效率调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将两种或两种以上聚合物按一定比例分散于有机溶剂中，超声、搅拌至充分溶解并分散均匀，得到聚合物混合溶液；S2、将锂电池正极材料分散于聚合物混合溶液中，搅拌混合均匀，得到悬浮液；S3、加热悬浮液，待溶剂全部挥发后，得到干燥粉末，干燥粉末即为最终聚合物包覆后的锂电池正极材料。2.如权利要求1所述的锂电池正极材料表面传输效率调控方法，其特征在于，所述聚合物选自聚丙烯腈、聚乙炔、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、环氧丙烷中的两种或两种以上。3.如权利要求2所述的锂电池正极材料表面传输效率调控方法，其特征在于，锂电池正极材料的聚合物复合包覆层的厚度为1－4nm。4.如权利要求3所述的锂电池正极材料表面传输效率调控方法，其特征在于，所述聚合物为聚乙二醇和聚丙烯腈的混合，或者为聚乙二醇和聚乙炔的混合。5.如权利要求3所述的锂电池正极材料表面传输效率调控方法，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的混合，或者为聚丙烯腈和聚乙烯醇的混合。6.如权利要求5所述的锂电池正极材料表面传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敬，谭国强，原强，苏岳锋，吴锋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：