[发明专利]一种电池电容正极浆料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电池电容正极浆料及其制备方法，具体涉及一种以锂离子电极材料磷酸铁锂和镍钴铝酸锂混合物，超级电容电极材料导电聚合物为活性物质，制备得到的一种电池电容正极浆料，属于电池电容技术领域。该电池电容正极浆料包括磷酸铁锂材料15‑40％、镍钴铝酸锂40‑65％、导电聚合物10‑30％、导电剂2‑3％、粘结剂3‑6％，导电聚合物为导电聚合物聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物中的一种或多种。本发明通过选用一定粒径的磷酸铁锂材料和镍钴铝酸锂，并与导电聚合物一起作用，利用材料之间的协同作用，综合各种材料的优缺点，提高材料的综合性能，制备一种具备高能量密度、长循环寿命和高安全性能的电池电容正极。

技术领域

本发明涉及一种电池电容正极浆料及其制备方法，具体涉及一种以锂离子电极材料磷酸铁锂和镍钴铝酸锂混合物，超级电容电极材料导电聚合物为活性物质，制备得到的一种具有优异综合性能的电池电容正极浆料及其制备方法，属于电池电容技术领域。

背景技术

随着混合电动汽车的发展，兼具高能量密度和高功率密度的储能器件引起了广泛的关注，这是因为锂离子电池的低比功率特性和超级电容器的低比能量特性均不能满足当前电动设备的需要。电池电容是近年来出现的一种新型储能器件，其采用锂离子电池电极材料与超级电容器电极材料的复合物作为电极材料，有望实现较高的能量密度和功率密度。

常见的锂离子电池正极材料种类很多，在新能源汽车锂电池中使用的正极材料，目前主要有磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、镍钴锰酸锂材料(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)。其中，LCO因钴资源稀少、成本较高、环境污染较大和抗过充能力较差等缺点限制了它的应用；LMO比容量较低，高温下容量衰减较严，层状LMO比容量虽然较大，但其属于热力学亚稳态，结构不稳定，存在Jahn-Teller效应而循环性能较差。NCM电化学性能稳定，循环性能好，但是用到一部分Co，价格昂贵。LFP的理论比容量为170mA/g，产品实际比容量可高于140mA/g，电压平台为3.7V，安全性较高，在全充电状态下具有良好的热稳定性和优良的充放电循环性能。但LFP锂离子电池导电率差、锂离子扩散速率慢，比能量较低，在低温条件下放电性能较差。NCA具有优异的电化学性能，较高的能量密度、优异的低温性能，较低的生产成本，但是其安全性较差，振实密度低、倍率性能和循环性能欠佳等。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述不足，提供一种具备高能量密度、长循环寿命和高安全性能的电池电容正极浆料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电池电容正极浆料，所述的电池电容正极浆料包括磷酸铁锂材料15-40％、镍钴铝酸锂40-65％、导电聚合物10-30％、导电剂2-3％、粘结剂3-6％。

导电聚合物具有相对高的比电容(通常相对于活性炭材料要高出2-3倍)、电导率和较低的等效串联电阻，是最有应用价值的一类赝电容材料，被应用于超级电容器领域。超级电容器按照储能机理可分为两类:(1)电化学双层电容器，其能量的储存主要由离子和电子在电解液和电极表面分离形成双电层来完成，常用电极材料有多孔碳材料；(2)法拉第准电容电容器，其能量的储存主要是由特定电压下电极材料的快速法拉第反应来完成，常用电极材料有金属氧化物和导电聚合物。由于法拉第准电容器是通过法拉第反应和双电层共同作用达到高储能特性，电极面积相同时，准法拉第电容通常是双电层电容的10～100倍，因此相比双电层电容器具有较大的电容量，大容量的电容器更趋于使用法拉第准电容器。

在上述电池电容正极浆料中，所述的导电聚合物为导电聚合物聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)及其衍生物中的一种或多种。在上述电池电容正极浆料中，所述的磷酸铁锂材料为磷酸铁锂(LFP)或者碳包覆的磷酸铁锂。作为优选，所述的磷酸铁锂材料为碳包覆的磷酸铁锂。碳包覆的磷酸铁锂具有更优异的导电性。

在上述电池电容正极浆料中，所述磷酸铁锂材料的D50为10-100nm。