[发明专利]一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法

说明书

本发明属于动力电池技术领域，具体公开了一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法,其步骤如下：(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMn_XFe_1‑XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，水浴搅拌加热，真空干燥，然后在氮气气氛条件下煅烧，得复合正极材料；(2)将复合正极材料与导电剂、聚合物单体混合分散乙醇溶液中,加入甲醛溶液进行水热反应，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料。采用本发明制备的正极复合材料的表面包覆层化学稳定性好，可以有效提升电池的比容量和循环性能。

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，具体涉及一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法。

背景技术

高安全和高能量密度作为动力锂离子电池的关键指标，一直是行业内研究解决的重点。目前国内外应用最多的动力锂离子电池体系主要是磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池安全性高，价格低，但是比容量低；三元电池安全性和比容量较高，但是价格相对较高，且循环寿命相对较差。

目前,已有人在做磷酸锰铁锂(LiMn_XFe_1-XPO4)电池正极材料,磷酸锰铁锂被认为是最具潜力的磷酸铁锂升级换代材料，其安全性好，且容量高。但是经研究发现,采用常规的固相法和共沉淀法难以提升材料的容量，因此提升磷酸锰铁锂性能的技术研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料易得，工艺条件容易控制的聚合物包覆复合正极材料的制备方法，采用该方法制得的正极材料用于动力电池加工可以有效提高电池的安全性和循环性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚合物包覆复合正极材料的制备方法,其步骤如下：

(1)将二氧化硅、偏钒酸铵、LiMn_XFe_1-XPO4混合分散于去离子水中，加入柠檬酸，在70-90℃下水浴搅拌加热1-2h，真空干燥，然后在氮气气氛条件下，先于200-230℃下预烧5-6h，再在900-950℃下煅烧9-10h，冷却，得复合正极材料，二氧化硅、偏钒酸铵、LiMn_XFe_1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为0.5-1:0.5-1:1:2-3:200-300，LiMn_XFe_1-XPO4中的0.7≤x≤0.9；

(2)将复合正极材料与导电剂、聚合物单体混合分散于150-200倍质量的浓度为80％-85％的乙醇溶液中,搅拌均匀，加入浓度为40％的甲醛溶液，在140-150℃下水热反应9-10h，然后抽滤、洗涤、真空干燥，得聚合物包覆复合正极材料，导电剂、聚合物单体、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％-4％、0.3-0.5％、0.4％-0.5％。

采用本发明制备的正极复合材料的表面包覆层化学稳定性好，在反复的充放电过程中，可以有效的保持材料的结构稳定，组装电池的使用安全性和循环性能好。

具体的，所述的聚合物单体为吡咯或苯胺。

具体的，所述的导电剂是由鳞片石墨、聚乙炔、氧化锡锑按照65-70:35-40:1的质量比混合得到。发明人经试验发现，采用以上三种原料混合构成的导电剂用于本发明的复合正极材料的制备，可以降低内阻，进一步提升离子的传导能力以及导电性能，增加电池的充放电速度，且电池的循环性能好。

优选的，步骤(1)中二氧化硅、偏钒酸铵、LiMn_XFe_1-XPO4、柠檬酸及去离子水的摩尔比为1:1:1:3:200-220；步骤(2)中导电剂、聚合物单体、甲醛溶液的添加量分别是复合正极材料质量的3％、0.5％、0.4％。

优选的，步骤(2)中水浴搅拌速度为80-100r/min。