一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用。所述制备方法的步骤包括将三元正极活性材料、导电剂、粘结剂混合得到正极材料电极片，而后将聚三苯胺溶液涂覆在正极材料电极片表面，得到所述复合聚三苯胺的三元正极电极片。所述复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备工艺简单，对环境和设备要求低，适合工业化制造。同时，聚三苯胺材料通过形成导电网络能够有效降低正极材料的阻抗，所述复合聚三苯胺的三元正极电极片被应用到锂离子电池体系，有助于提升锂离子电池的倍率性能和循环性能。和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电池领域，具体涉及一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚三苯胺(Polytriphenylamine，PTPAn)材料不仅具有高比容量(～100mAh/g)，高放电电压平台(3.5～4.0V)，还具有良好的导电骨架和阴离子吸附效应，使其作为正极材料具有良好的反应动力学，同时，PTPAn材料主要利用吸附效应实现阴离子传输和电荷转移，没有在传统正极材料中离子的固相传输过程，因此PTPAn材料的电荷转移阻抗几乎为零。然而，PTPAn材料的能量密度需要进一步提高，单独作为正极材料存在一定局限性。
[0003]三元正极材料Li[Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
]O2通过提高Ni含量提升正极材料的能量密度，随着新能源行业的发展，钴金属资源最先面临资源紧缺的问题，因此兼顾能量密度的同时发展低钴或者无钴材料成为发展的趋势。然而，钴含量的降低会导致正极材料的导电性变差，进而影响正极材料的倍率性能和循环性能，因此提高三元正极材料的导电性和传输锂离子的能力成为改善三元正极材料电化学性能的关键。
[0004]为了进一步提高正极材料的能量密度和电化学性能，研究人员开发了不同体系的正极材料来解决，在满足能量密度要求同时具备良好的功率特性。
[0005]CN110504423A公开了一种聚多巴胺类离子电子导电网络包覆锂离子电池正极材料的制备方法，将含有多巴胺的N
‑
甲基吡咯烷酮(
[0006]1‑
Methyl
‑2‑
pyrrolidinone，NMP)溶液与三元正极材料、粘结剂和导电剂充分搅拌混合均匀得到正极浆料，然后将复合正极浆料涂覆在正极集流体上并进行干燥处理。该专利技术公开了聚多巴胺类离子电子导电网络包覆三元正极材料的制备过程，但改善了三元正极材料的循环稳定性，但并未涉及倍率性能。
[0007]CN109742397A公开了一种聚三苯胺正极材料的制备方法，具体过程为将聚三苯胺作为正极活性物质，与导电剂乙炔黑充分搅拌混合均匀，在干混搅拌均匀后加入粘接剂PVDF，干混搅拌均匀后再加入N
‑
甲基吡咯烷酮形成正极浆料，之后涂布在铝箔上制备得到聚三苯胺正极电极，但该专利技术仅涉及利用铁盐离子液体合成聚三苯胺，并制备得到纯聚三苯胺正极材料，没有涉及倍率性能。CN111525101A公开了一种复合正极材料的制备方法，使用富氮的三聚氰胺作为的碳源包覆LiFePO4，氮原子的引入提升了LiFePO4的导电性，但未涉及循环性能。
[0008]因此，在本领域中，期望开发一种制备工艺简单，适合工业化生产的正极材料，同时其既具备高能量密度，又能保持良好的倍率性能。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用，所述复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备方法简单，对环境和
设备要求低，同时引入聚三苯胺材料能够形成导电网络，并应用到锂离子电池中有效降低正极材料的阻抗，提升锂离子电池功率特性。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0012](1)将三元正极活性材料、导电剂、粘结剂混合得到正极材料浆料，将所述正极材料浆料涂覆在铝箔上，干燥；
[0013](2)将聚三苯胺溶液涂覆在步骤(1)得到的电极片表面，干燥，得到所述复合聚三苯胺的三元正极电极片。
[0014]本专利技术的三元正极材料通过复合具备良好导电骨架的聚三苯胺，在保证高能量密度同时提高了正极材料的导电性，同时降低了正极材料的阻抗，有助于提高正极材料的倍率性能和循环性能。此外，本专利技术所述制备步骤简单，操作难度小，适用于工业化生产。
[0015]在本专利技术中，步骤(1)所述三元正极活性材料的化学式为Li[Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
]O2，其中x＝0.3～0.95，y＝0.03～0.30。
[0016]在本专利技术中，所述三元正极活性材料的化学式中x＝0.3～0.95，例如可以为0.3，0.35，0.4，0.45，0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.8，0.85，0.9或0.95，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]在本专利技术中，所述三元正极活性材料的化学式中y＝0.03～0.30，例如可以为0.03，0.05，0.07，0.09，0.11，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.23，0.25，0.27，0.29或0.30，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述三元正极活性材料为镍钴锰酸锂正极材料。
[0019]优选地，步骤(1)所述导电剂为导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种。
[0020]优选地，步骤(1)所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
[0021]优选地，步骤(1)所述正极材料浆料中，三元正极活性材料的重量百分含量为92％～98％，导电剂的重量百分含量为0.5％～4％，粘结剂的重量百分含量为1％～4％。
[0022]在本专利技术中，步骤(1)所述正极材料浆料中，三元正极活性材料的重量百分含量为92％～98％，例如可以为92％、93％、94％、95％、96％、97％或98％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]在本专利技术中，步骤(1)所述正极材料浆料中，导电剂的重量百分含量为0.5％～4％，例如可以为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]在本专利技术中，步骤(1)所述正极材料浆料中，粘结剂的重量百分含量为1％～4％，例如可以为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，步骤(1)所述涂覆的面密度为200～500g/dm2，例如可以为200g/dm2、300g/dm2、350g/dm2、400g/dm2、450g/dm2或500g/dm2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，步骤(1)所述干燥的温度为不超过150℃，优选110～135℃，例如可以为110℃、115℃、120℃、125℃、130℃或135℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列
举的数值同样适用。
[0027]优选地，步骤(2)所述聚三苯胺溶液的溶剂为N
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将三元正极活性材料、导电剂、粘结剂混合得到正极材料浆料，将所述正极材料浆料涂覆在铝箔上，干燥；(2)将聚三苯胺溶液涂覆在步骤(1)得到的电极片表面，干燥，得到所述复合聚三苯胺的三元正极电极片。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述三元正极活性材料的化学式为Li[Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
]O2，其中x＝0.3～0.95，y＝0.03～0.30；优选地，所述三元正极活性材料为镍钴锰酸锂正极材料；优选地，步骤(1)所述导电剂为导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种；优选地，步骤(1)所述粘结剂为聚偏氟乙烯。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极材料浆料中，三元正极活性材料的重量百分含量为92％～98％，导电剂的重量百分含量为0.5％～4％，粘结剂的重量百分含量为1％～4％。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文佳，徐悦斌，曾汉民，何巍，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：