[发明专利]一种多孔花片状锂电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔花片状锂电池正极材料的制备方法，利用水热法制备多孔花片状锂电池正极，该制备方法简单，相比于需要高真空条件或者高温条件制备纳米花片结构的方法，该技术没有真空度要求，不需要高温条件，能够显著降低制备成本，而且该技术还具有对设备要求不高，反应物容易得到，制备温度较低，反应条件易控制等优点。本发明制备的多孔花片状锂电池正极材料，直接在集流体上进行生长，保证了电极材料和集流体良好的电接触，后期在锂电池中进行应用时，有助于锂电池性能的提高。本发明制备出的多孔花片状锂电池正极材料具有优于硫化亚铜薄膜的比表面积和充放电性能，可有效提高锂电池的性能。

技术领域

本发明涉及一种多孔花片状锂电池正极材料的制备方法，属于锂电池技术领域。

背景技术

锂离子电池以其实际工作电压高，质量和体积能量密度大，充放电过程中循环性能稳定等优势，在便携式电子器件领域和航空航海领域得到了广泛应用。但目前锂离子电池还很难为交通工具提供长途保证，因此，研究可满足高负荷和可再生需要的大型、高比能量、成本低廉、安全性好的锂离子电池材料，是锂离子电池研究工作者今后努力的方向。多孔花片状硫化亚铜，因其具有Cu⁺的半径与Li⁺的半径比较接近，Cu₂S和Li₂S的晶格结构比较接近，反应过程中产生的Cu导电性比较强，具有较大的比表面积，可以有效提高电池的充放电速率，缩短锂离子和电子的传输路径，也可以减弱体积变化对材料性能的影响，多孔结构能够抑制多硫化物的形成，从而可以避免穿梭效应的产生等优势，在锂离子电池领域受到较多关注。

中国专利CN107601551A公开了一种化学气相沉积法制备棒球状硫化亚铜纳米线的方法，该方法采用化学气相沉积，在SiO₂/Si基底上制备尺寸均一的Cu₂S纳米线。制备的棒球状纳米线具有多级结构，且形貌均匀，可以应用于光电探测器、锂离子电池和光催化材料等领域。但该方法中的制备温度需要达到700-800℃的高温，这无形中提高了硫化亚铜纳米线的制备成本。

中国专利CN107768657A公开了一种锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池，该方法将Li1+xMn₂O₄与含M元素的添加剂、含锂化合物、分散剂进行混合、焙烧、冷却、破碎，从而得到以Li1+xMn₂O₄为内核结构材料、含M元素的锂化合物为壳层结构材料的锂离子电池正极材料。该材料能够补充首次充放电的不可逆容量，从而使锂离子电池具有更高的首次效率。但制备过程中需要经过混合、烧结、冷却、破碎等多个步骤，制备过程需要较高的温度，且过程相对复杂。

中国专利CN107946577A公开了一种锂离子电池正极材料及其制造方法。该制备方法通过将一定比例的正极活性材料、添加剂和稀土金属离子加入去离子水混合，得到浆料，将浆料涂覆在正极集电体上，进行干燥、压延，制得锂离子电池正极材料。通过该方法制备的正极材料在锂电池中应用时，具有提高电池的防过放性能。但该电池在使用过程中容易因为充放电过程中材料体积的变化，引起性能降低。

Shouchuan Li和Gang Li等人也通过水热法制备了Cu₂S纳米花片，但制备得到的花片在锂离子电池中进行应用时还需要往集流体上涂覆，减弱了正极材料与集流体的电接触，而且非多孔结构，不能够有效抑制多硫化合物的形成。

从现有的文献报道来看，多孔花片状硫化亚铜作为锂电池正极材料，能够有效提高电池的充放电速率，缩短锂离子和电子的传输路径，也可以减弱体积变化对材料性能的影响，能够抑制多硫化物的形成，避免穿梭效应的产生。当前虽然有通过化学气相沉积、水热法制备得到的硫化亚铜锂电池正极材料，但制备工艺相对复杂，制备成本较高，而且得到的花片状结构大多需要涂覆在集流体上，且不能够有效抑制多硫化合物的形成。

发明内容