[发明专利]一种低温聚合法制备的高容量复合正极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温聚合法制备的高容量复合正极材料，具体说，涉及到一种低温聚合法制备的具有表面吡咯包覆的复合正极材料，属于锂离子电池材料技术领域。

背景技术

能源危机和环境污染是人类进入二十一世纪非常棘手的两个问题，风能、太阳能、核能等新型能源的出现改善了上述问题。锂离子电池作为一种新型的能量存储和转换的装置，可以实现新型能源的存储和应用。另外，锂离子电池也以其能量密度高、循环寿命好、无记忆效应、对环境友好等优点，已经被广泛应用于电动汽车上，成为最有前途的车载电池。

正极材料作为锂离子电池的一部分，它决定着电池的各项指标。传统正极材料，包括磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂，都存在能量密度不高的缺点，严重影响了它们的应用。近年来，一类具有层状结构的高容量富锂材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)受到了人们的广泛关注。另外，该材料还具有能量密度高、成本低、热稳定性好等优点。但是，富锂材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)作为一种新型材料，目前还存在一些问题需要解决，比如，材料的循环和倍率性能还有待提高等。

复合材料是近年来发展十分迅速的一类材料体系，利用复合材料各组分间的协同效应，可达到优势互补的目的，此方法也已经广泛用于锂离子电池材料的改性研究中。聚吡咯（PPY）是一种具有良好导电性的大分子材料，近年来也被广泛应用于锂离子电池技术领域。这是由于PPY大分子结构中单键和双键交替结合，双键的对电子中，多余电子可以自由穿梭于聚合物链之间，增加了其导电性，是一种天然的导电聚合物。经检索还没有发现采用此类方法来制备该类复合材料的相关专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温聚合法制备的高容量复合正极材料，是一种低温聚合法制备的富锂//聚吡咯[xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂//PPY，其中M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]复合材料，其针对富锂材料存在的循环和倍率性能差的问题，将采用单体低温聚合的方法在富锂材料表面包覆上一层PPY，形成复合材料，以降低颗粒之间的接触电阻，提高材料的电子导电率，使聚吡咯分布均匀，进而改善材料的循环和倍率性能。

本发明的技术方案是这样实现的：一种低温聚合法制备的高容量复合正极材料，其特征在于制备方法包括以下步骤：

a）将通过众所熟知的方法合成的富锂材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ （M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3）、对甲基苯磺酸钠（PTSNa）和单体吡咯（PY）按照一定的化学计量比溶于适当的去离子水中，然后在室温下进行磁力搅拌；

b）将上述所得溶液转移至低温环境中，其温度为0~5^oC；搅拌3~15小时； 

c）将一定浓度的氧化剂溶液缓慢地滴入步骤b）所得溶液，再次进行磁力搅拌，磁力搅拌时间为5~20小时；