[发明专利]一种锂离子电池的富锂钴锰酸锂正极材料的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的富锂钴锰酸锂正极材料的改性方法。

背景技术

钴锰酸锂通常用作锂离子电池正极材料的电化学活性组分。然而，这种锂离子电池在第一个充电循环过程中，电容量存在一个明显的、有害的不可逆损失。最初的解决这个问题的方法是简单地增加正极的质量，用来补偿第一次循环过程中锂在石墨负极上的损失。但是，增加正极质量，会增加成本，而没有提高能效，因此不是有效的改进方法。为了补偿所述的锂损失，且不改变电池的质量或体积特性，制备富锂钴锰酸锂是一种可行的补偿锂损失的方法。富锂材料的锂过量，不仅补偿与负极里最初的锂损失，而且储存平衡负极可逆容量所需要的锂，并且维持电池中有用的能量水平。

但是，充放电循环过程中，由于锂离子的不断嵌入和脱出，会导致正极材料发生相变和重要金属的溶解流失。为了解决这一问题，采用可控高分子包覆正极材料表面进行修饰，是一种可行的改性方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池的富锂钴锰酸锂正极材料的改性方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种锂离子电池的富锂钴锰酸锂正极材料的改性方法，包括以下步骤：

1）以钛片为基底和工作电极，以石墨为对电极，采用电沉积法在基底上沉积出氧化钴锰，电沉积溶液包括浓度为0.1-0.2mol/L的可溶性钴盐、浓度为0.1-0.2mol/L的可溶性锰盐；

2）将步骤（1）得到的氧化钴锰与可溶性锂盐混溶于水中，使氧化钴锰与可溶性锂盐的浓度分别为20-40g/L与80-100g/L，加热到200-250℃，恒温5-8h、离心、清洗、干燥，得到钴锰酸锂粉末；

3）将上步得到的钴锰酸锂粉末与可溶性锂盐混溶于水中，使钴锰酸锂与可溶性锂盐的浓度分别为20-30g/L与100-150g/L，加热到200-250℃，恒温4-5h、离心、清洗、干燥，得到富锂钴锰酸锂纳米粉末；

4）将苯胺单体、无机酸、水三者按照体积比为（0.01-0.02）：（0.04-0.05）：1的体积比混溶，在室温下搅拌，得到苯胺酸液；

5）将步骤3）所得的富锂钴锰酸锂纳米粉末制成浓度为20-30g/L的水溶液；

6）将步骤5）所得的溶液与步骤4）所得的苯胺酸液按照体积比1：（1-1.5）混合，并按照过硫酸铵与苯胺的物质的量比为（1-2）：1加入过硫酸铵，反应温度为28-32℃，搅拌10-15min，过滤得滤渣，洗涤，干燥，得到产品。

步骤1）中，电沉积的条件为：电流密度为10-50mA/cm²，电沉积溶液温度为60-90℃，沉积时间为1-2h。

步骤1）中所述的可溶性钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的至少一种。

步骤1）中所述的可溶性锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的至少一种。

步骤2）和步骤3）中所述的可溶性锂盐为氯化锂、硫酸锂、硝酸锂中的至少一种。

步骤4）中所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的至少一种。

本发明的有益效果是：

本发明利用聚苯胺包覆富锂钴锰酸锂正极材料，减少锂嵌入和脱出过程造成的主要金属的相变和溶解流失，因此，以聚苯胺包覆富锂钴锰酸锂作为正极活性物质的电池在经过较多次的冲放循环后，仍然具有较高的容量保持率。

附图说明：

图1为电池的比容量-循环次数曲线图。

图2为富锂钴锰酸锂的SEM图。

图3为实施例1得到的最后产品的SEM图。

具体实施方式

一种锂离子电池的富锂钴锰酸锂正极材料的改性方法，包括以下步骤：

1）以钛片为基底和工作电极，以石墨为对电极，采用电沉积法在基底上沉积出氧化钴锰，电沉积溶液包括浓度为0.1-0.2mol/L的可溶性钴盐、浓度为0.1-0.2mol/L的可溶性锰盐，电沉积的条件为：电流密度为10-50mA/cm²，电沉积溶液温度为60-90℃，沉积时间为1-2h；其中，所述的可溶性钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的至少一种，所述的可溶性锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的至少一种；

2）将步骤1）得到的氧化钴锰与可溶性锂盐混溶于水中，使氧化钴锰与可溶性锂盐的浓度分别为20-40g/L与80-100g/L，加热到200-250℃，恒温5-8h、离心、清洗、干燥，得到钴锰酸锂粉末；其中，所述的可溶性锂盐为氯化锂、硫酸锂、硝酸锂中的至少一种；