[发明专利]同轴电缆型金属基磷酸盐系复合纤维正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种同轴电缆型金属基磷酸盐系复合纤维正极材料，其特征在于：所述复合纤维正极材料主要由纳米磷酸盐系活性物质和金属纤维复合而成，金属纤维作为复合纤维正极材料的内核，纳米磷酸盐系活性物质包覆在金属纳米纤维外表面以形成核壳结构。

2.根据权利要求1所述的复合纤维正极材料，其特征在于：所述金属纤维为Cu纤维或Ni纤维，所述金属纤维的直径为100nm～500nm，所述纳米磷酸盐系活性物质在金属纤维外表面的包覆厚度为50nm～250nm。

3.根据权利要求1或2所述的复合纤维正极材料，其特征在于：所述纳米磷酸盐系活性物质为磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、磷酸镍锂中的一种或任意两种的复合物；所述纳米磷酸盐系活性物质与金属纤维的质量比为1.2:1～5:1。

4.一种如权利要求1～3中任一项所述的复合纤维正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将可溶性镍盐或可溶性铜盐与聚合物反应原料一同溶于有机溶剂中配成A溶液；将聚合物反应原料、磷酸、锂盐与铁盐、锰盐、镍盐或钒酸盐中的至少一种按比例混合溶于有机溶剂中配成B溶液；经过搅拌后分别得到A溶胶和B溶胶；

(2)将上述制得的A溶胶和B溶胶分别倒入两注射器，其中盛有A溶胶的注射器连通静电纺丝机同轴喷嘴的核层，盛有B溶胶的注射器连通静电纺丝机同轴喷嘴的壳层，利用静电纺丝机进行纺丝；

(3)将纺出的丝放入干燥箱中干燥，得到纤维前驱体；

(4)将所得的纤维前驱体在210℃～280℃下的空气气氛中进行预处理1～3小时；

(5)将上述预处理后的纤维前驱体放入氮气气氛炉中，于750℃～900℃下焙烧2～5小时，获得复合纤维正极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的聚合物反应原料为聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯腈，所述有机溶剂为N’N-二甲基甲酰胺溶液或N’N-二甲基乙酰胺溶液，所述聚合物反应原料与有机溶剂质量比控制为1:10～1:5。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性镍盐为硝酸镍，所述可溶性铜盐为硝酸铜；所述锂盐、铁盐、锰盐、镍盐、钒酸盐分别是指乙酸锂、硝酸铁、硝酸锰、硝酸镍、钒酸铵；所述按比例混合是指按目标产品为磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、磷酸镍锂中的一种或任意两种时的理论摩尔比进行混合。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述B溶液中铁盐、锰盐、镍盐、钒酸盐的总和与聚合物反应原料的质量比控制为1:5～2:1。

8.根据权利要求5、6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的搅拌是采用磁力搅拌器搅拌，搅拌时间为6～12小时。

9.根据权利要求5、6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，静电纺丝机进行纺丝时，纺丝电压控制为20～25KV，喷嘴距离接收装置的距离为10～30cm；所述接收装置为平板或辊筒。

10.一种如权利要求1～3中任一项所述的或者如权利要求4～9中任一项所述制备方法得到的复合纤维正极材料在制备高能量、高功率动力锂离子电池正极中的应用，其特征在于，在所述应用过程中，所述复合纤维正极材料直接冲裁成电极片，不需额外添加粘结剂、导电碳黑及集流器。