一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池技术

本发明专利技术公开了一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池，涉及电池技术领域；该复合正极材料包括内核和包裹于内核外周向的壳体，内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，壳体为氟化并五苯化合物。一方面，共轭有机材料导电性能好，能减少电荷传递的阻力，使电池极化更小，循环性能更优异；同时，碱金属离子的嵌入能补充充放电过程损失的碱金属，以提高电池的循环性能、比容量以及首效性能；另一方面，氟化并五苯化合物的电子迁移率和电负性高，可提升材料的导电性能，提高碱金属离子的传输速率，以进一步地提高电池的循环性能、比容量以及首效性能。效性能。效性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池。

技术介绍

[0002]二次电池作为绿色化学电源之一，受到了科研人员的广泛重视。然而，现在二次电池尚处于初步研究阶段，因而仍存在许多亟待解决的技术问题。其中，新型正极材料的合成及其在电池体系中的电化学性能研究是二次电池研究的重要方向之一。
[0003]到目前为止，二次电池正极主要集中于可嵌入材料的研究，锂离子电池常用的正极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元等。相对于锂离子电池而言，钠离子电池的Na
+
的电荷密度大，且溶剂化更为严重，因而可用于锂二次电池的正极材料大多不能直接应用于钠二次电池。
[0004]目前，钠二次电池正极主要集中于可嵌入材料的研究，例如过渡金属氧化物、普鲁士蓝、聚阴离子型等。且现有的钠二次电池存在难以同时保证比容量、循环性能以及首效性能。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种复合正极材料及其制备方法，该复合正极材料能同时提高电池的比容量、循环性能以及首效性能。
[0007]本专利技术的目的还在于提供一种正极片，其包括上述的复合正极材料。因此，其也能同时提高电池的比容量、循环性能以及首效性能。
[0008]本专利技术的目的还在于提供一种电池，其包括上述的正极片。因此，该电池也具有比容量、循环性能以及首效性能均较高的优点。
>[0009]本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术提供一种复合正极材料，包括：内核和包裹于内核外周向的壳体，内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，壳体为氟化并五苯化合物。
[0010]在可选的实施方式中，所述共轭有机材料为1,2,5,6,9,10
‑
六苯并苯异己酮，分子式为1,2,5,6,9,10
‑
coronenehexone；或者，所述共轭有机材料为并五苯的羰基衍生物。
[0011]在可选的实施方式中，所述共轭有机材料为并五苯的羰基衍生物，且所述并五苯的羰基衍生物为5,7,12,14
‑
并五苯四酮或6,13
‑
并五苯二酮。
[0012]在可选的实施方式中，碱金属离子为锂离子或钠离子；和/或，氟化并五苯化合物为全氟化并五苯；和/或，壳体的质量占整个复合正极材料质量的1
‑
10%。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式中任一项的复合正极材料的制备方法，包括：
将碱金属离子沉积在共轭有机材料的表面得到内核；将氟化并五苯化合物包覆于内核的表面得到复合正极材料。
[0014]在可选的实施方式中，将碱金属离子沉积在共轭有机材料的表面得到内核的步骤包括：将含有共轭有机材料的溶液涂布于基材上并烘干得到中间体，且含有共轭有机材料的溶液包括质量比为（0.5
‑
2）：（8
‑
10）：（0.5
‑
2）：（15
‑
20）的粘结剂、溶剂、导电剂和共轭有机材料；将中间体连接放电仪器的正极作为正极，放电仪器的负极连接碱金属作为负极，将正极和负极伸入溶解有碱金属盐的有机溶剂中进行电化学沉积使碱金属离子沉积在共轭有机材料的表面得到内核。
[0015]在可选的实施方式中，将氟化并五苯化合物包覆于内核的表面得到复合正极材料的步骤包括：将内核与氟化并五苯化合物混合后依次进行压片、固相烧结以及破碎后得到复合正极材料；且压片的压强为10
‑
15MPa；和/或，固相烧结的烧结温度为800
‑
1000℃，升温速度5
‑
10℃/min，烧结后的保温时间为10
‑
24h。
[0016]第三方面，本专利技术提供一种正极片，包括：集流体；正极活性层，设置于集流体的至少一个表面；正极活性层通过正极活性浆料涂覆于集流体后得到；正极活性浆料包括前述实施方式中任一项的复合正极材料，或者，包括前述实施方式中任一项的复合正极材料的制备方法制备得到的复合正极材料。
[0017]在可选的实施方式中，正极活性浆料还包括导电剂和粘结剂，且复合正极材料、导电剂以及粘结剂的质量百分比分别为50
‑
93%、1
‑
25%以及5
‑
25%。
[0018]第四方面，本专利技术提供一种电池，包括前述实施方式的正极片。
[0019]本专利技术的实施例至少具备以下优点或有益效果：本专利技术的实施例提供了一种复合正极材料及其制备方法，该复合正极材料包括内核和包裹于内核外周向的壳体，内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，壳体为氟化并五苯化合物。
[0020]一方面，该复合正极材料通过特定的共轭有机材料其本身优异的导电性能，能减少电荷传递的阻力，使电池极化更小，循环性能更好；同时，通过在共轭有机材料内嵌入碱金属离子，能补充充放电过程损失的碱金属，以提高电池的循环性能、比容量以及首效性能；另一方面，通过氟化并五苯化合物的外壳设置，能提高内核结构的稳定性，且能利用其电子迁移率高的特性进一步提升材料的导电性能，还能利用其电负性较高的特性辅助碱金属离子嵌入和脱出，以能提高碱金属离子的传输速率，以进一步地提高电池的循环性能、比容量以及首效性能。
[0021]本专利技术的实施例还提供了一种正极片，其包括上述的复合正极材料。因此，其也能同时提高电池的比容量、循环性能以及首效性能。
[0022]本专利技术的实施例还提供了一种电池，其包括上述的正极片。因此，该电池也具有比容量、循环性能以及首效性能均较高的优点。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本专利技术的实施例提供的共轭有机材料的分子结构式。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。
[0027]本专利技术的实施例提供了一种复合正极材料，该复合正极材料为形成正极片的活性颗粒，其呈核壳结构状，包括内核和包裹于内核外周向的壳体，内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，壳体为氟化并五苯化合物。
[0028]一方面，共轭有机材料其本身优异的导电性能，能减少电荷传递的阻力，使电池极化更小，循环性能更好；同时，通过在共轭有机材料内嵌入碱金属离子，能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合正极材料，其特征在于，包括：内核和包裹于所述内核外周向的壳体，所述内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，所述壳体为氟化并五苯化合物。2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述共轭有机材料为1,2,5,6,9,10
‑
六苯并苯异己酮，分子式为1,2,5,6,9,10
‑
coronenehexone；或者，所述共轭有机材料为并五苯的羰基衍生物。3.根据权利要求2所述的复合正极材料，其特征在于：所述共轭有机材料为并五苯的羰基衍生物，且所述并五苯的羰基衍生物为5,7,12,14
‑
并五苯四酮或6,13
‑
并五苯二酮。4.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于：所述碱金属离子为锂离子或钠离子；和/或，所述氟化并五苯化合物为全氟化并五苯；和/或，所述壳体的质量占整个所述复合正极材料质量的1
‑
10%。5.一种权利要求1至4中任一项所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将所述碱金属离子沉积在所述共轭有机材料的表面得到所述内核；将所述氟化并五苯化合物包覆于所述内核的表面得到所述复合正极材料。6.根据权利要求5所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，将所述碱金属离子沉积在所述共轭有机材料的表面得到所述内核的步骤包括：将含有所述共轭有机材料的溶液涂布于基材上并烘干得到中间体，且含有所述共轭有机材料的溶液包括质量比为（0.5
‑
2）：（8
‑
10）：（0.5
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵成龙，陈梦婷，谈亚军，王永琛，王建，姚凡，
申请(专利权)人：星恒电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：