[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法和电化学储能装置

说明书

本发明提供一种复合正极材料及其制备方法和电化学储能装置。所述复合正极材料包括铁酸锂以及包覆在铁酸锂表面的聚合物层；所述聚合物层为烯烃‑丙烯酸酯类共聚物。本发明利用烯烃‑丙烯酸酯类共聚物包覆在铁酸锂表面形成一层疏水聚合物层，不仅防止水分子对铁酸锂粉料的结构进行破坏，并且复合正极材料在正极片的浆料制备过程中时，烯烃‑丙烯酸酯类共聚物能够均匀分散于N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，同时不会对铁酸锂的脱锂过程造成影响，此方法能够有效的提高铁酸锂的实际应用性能。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种复合正极材料及其制备方法和电化学储能装置。

背景技术

目前锂离子电池已经被广泛应用于生活中的各个领域，铁酸锂作为一种常用的正极材料，其具有高达650mAh/g的比容量，为了进一步提高锂离子电池的能量密度以及循环寿命，研究人员通过采用在锂离子电池中添加铁酸锂补锂添加剂，补充锂离子电池中由于固体电解质(SEI)膜形成而损失的活性锂，因此铁酸锂具有广阔的应用前景，然而目前在应用过程中仍存在一些问题亟待解决。

为了解决铁酸锂粉料在空气中暴露容易与水发生副反应，进而导致铁酸锂充电容量严重损失的问题，目前通过采用在铁酸锂表面包覆一层无定形碳保护层，以此避免铁酸锂与环境中水分发生直接接触，从而减少水分对铁酸锂粉料的破坏，同时，在铁酸锂表面包覆一层无定形碳保护层能够提高铁酸锂粉料的导电性，有利于铁酸锂中锂离子脱出，例如通过铁酸锂与石墨直接进行混合和研磨，将石墨包覆于铁酸锂表面，但是这种方法容易包覆不均匀；还有利用甲烷或乙烷等烷烃类气体在铁酸锂粉料表面通过化学气相沉积的方法，在其表面形成一层均匀的碳层，但纯烷烃类气体的成本较高，不利于大规模正极材料的包覆以及应用。除此之外，水热法采用将锂源、碳源以及糖类等有机碳源进行混合均匀后，通过煅烧将有机物在铁酸锂表面碳化来进行原位碳包覆，然而，此方法容易导致表面碳层将铁酸锂中的三价铁还原，而对铁酸锂造成容量损失。

因此，在本领域中，期望开发一种正极材料，不仅能够提高铁酸锂材料在空气中的稳定性，同时制备方法简单，并且制备得到的锂离子电池具有良好的电化学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合正极材料及其制备方法和电化学储能装置。本发明提供的复合正极材料有效解决了铁酸锂在空气中不稳定，容易吸收水分的问题，提高了复合正极材料的电化学性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种复合正极材料，所述复合正极材料包括铁酸锂以及包覆在铁酸锂表面的聚合物层；

所述聚合物层为烯烃-丙烯酸酯类共聚物。

本发明利用烯烃-丙烯酸酯类共聚物包覆在铁酸锂表面形成一层疏水聚合物层，不仅防止水分子对铁酸锂粉料的结构进行破坏，并且复合正极材料在正极片的浆料制备过程中时，烯烃-丙烯酸酯类共聚物能够均匀分散于N-甲基吡咯烷酮溶剂中，同时不会对铁酸锂的脱锂过程造成影响，此方法能够有效的提高铁酸锂的实际应用性能。

优选地，所述烯烃-丙烯酸酯类共聚物包括乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯、丙烯-甲基丙烯酸乙酯、乙烯-甲基丙烯酸丙酯或丙烯-甲基丙烯酸丁酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯或丙烯-甲基丙烯酸乙酯，但不限于所列举的种类，烯烃-丙烯酸酯类共聚物范围内未列举的种类同样适用。