[发明专利]一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂-导电多聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种高性能的可充绿色电源，近年来已在各种便携式电子产品和通讯工具中得到广泛应用，并被逐步开发为电动汽车的动力电源，从而推动其向安全、环保、低成本及高比能量的方向发展。其中，新型电极材料特别是正极材料的研制极为关键。目前广泛研究的锂离子电池正极材料集中于锂的过渡金属氧化物如层状结构的LiMO₂(M=Co，Ni，Mn)和尖晶石结构的LiMn₂O₄。但作为正极材料它们各有缺点，LiCoO₂成本高，资源贫乏，毒性大；镍酸锂(LiNiO₂)制备困难，热稳定性差；LiMn₂O₄容量较低，循环稳定性尤其是高温性能较差。为了解决以上材料的缺陷，人们做了大量研究，在对以上正极材料进行各种改性以改善其性能的同时，新型正极材料的开发一直也是关注的重点。研究发现，磷酸锰锂材料工作电压适中(4.1V)，理论容量高171mAh/g，循环性能好，成本很低，而且其能量密度比磷酸亚铁锂高34%，它的高能量密度和高安全性能使其在在动力锂离子电池中具有突出应用前景，不足之处是它的电导率差。

目前大多采用包碳的方法提高其导电性，一般使用如葡萄糖、蔗糖等化合物作为碳源，该类碳源对其导电性提升有限，而酚醛树脂和芳香族化合物等有机化合物在合适的热处理温度下可以形成类π键构成的二维平面聚合材料，通过此类材料的表面修饰，可以极大的提升其导电性及稳定性，进而改善其电化学性能，且该方法能耗低，工艺条件易控制，有利于实现工业化生产。

发明内容

本发明是要解决现有磷酸锰锂材料的电导率差的技术问题，从而提供了一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂-导电多聚物的制备方法。

本发明的一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂-导电多聚物的制备方法是按以下步骤进行：

一、将锂源化合物、磷源化合物和锰源化合物加入到液体介质中，然后加入的添加剂，搅拌4h～5h，调节pH至5～7，得到悬浊液；其中，锂源化合物、磷源化合物和锰源化合物的摩尔比为1～3:1:1；液体介质、添加剂与锰源化合物的摩尔比为1:0.01～0.05:0.01～0.1；

二、将步骤一得到的悬浊液转移至四氟乙烯的反应釜中，密闭，在160℃～240℃下保温3h～24h后，降温至室温，取出生成液，滤去上清液后，加入蒸馏水进行超声振荡，然后在6000r/min～8000r/min的转速下离心5min～10min，滤去上层清液后，再次加入蒸馏水进行超声振荡并离心，重复至溶液颜色透明，然后滤去上清液，加入乙醇，重复振荡和离心的过程，至溶液颜色透明，取出沉淀，于50℃～100℃下保温12h～24h烘干，得到纯相磷酸锰锂；

三、将步骤二得到的纯相磷酸锰锂与有机碳源化合物在球磨转速为100r/min～800r/min下球磨1h～20h，得到混合物粉末；

四、将步骤三得到的混合物粉末在惰性气体保护下升温至200℃～700℃下进行热处理1h～20h，然后自然冷却至室温，即得到磷酸锰锂-导电多聚物；其中，升温速率为1℃/min～20℃/min。

本发明包括以下有益效果：

1、本方法所制备的纯相磷酸锰锂颗粒尺寸可控，处于200nm～400nm之间，均匀、分散性较好；

2、球磨过程可进一步缩小颗粒尺寸，提高材料的电化学性能，球磨过程可使有机物碳源均匀的包覆在纯相磷酸锰锂表面，改善材料的电导率；

3、采用这种五元环和六元环交错的结构（如掺杂型多并苯PAS）可极大的提高材料的电导率及稳定性，改善其倍率和循环稳定性，提高材料的可逆容量；

4、本发明制备工艺过程简单，易于控制，无污染，成本低，采用低温热处理，能耗低，有利于实现工业化生产；

5、本发明制备的磷酸锰锂-导电多聚物复合材料具有很高的实用价值，本发明不仅可用于磷酸锰锂正极材料，也可用于其他需包覆提高电导率的材料。

附图说明

图1为试验一制备的纯相磷酸锰锂LMP的XRD衍射图与磷酸锰锂LMP的标准卡片的XRD衍射图；其中，1为试验一制备的纯相磷酸锰锂LMP的XRD衍射图，2为磷酸锰锂LMP的标准卡片的XRD衍射图；

图2为试验一制备的纯相磷酸锰锂LMP的SEM照片；

图3为试验一制备的纯相磷酸锰锂LMP-掺杂型PAS复合材料的SEM照片；