[发明专利]一种包覆型正极材料的制备方法及其制品和应用

说明书

本发明提供了一种包覆型正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将聚偏二氟乙烯与第一溶剂搅拌混合，然后加入锂盐继续混合，得包覆液；S2、在保护气氛下，将正极材料加入步骤S1得到的包覆液中，并于100～130℃下搅拌1～5h，然后减压蒸发掉第一溶剂后，干燥，制得包覆型正极材料。相比于现有技术，本发明的制备方法，利用聚偏二氟乙烯PVDF作为包覆层基质，同时加入锂盐混合得包覆液，然后再将正极材料加入其中，在特定条件下可在正极材料的表面生成固态电解质包覆膜，得到的包覆型结构不仅提升正极材料在液态电解质中的结构稳定性，而且增强了正极材料的离子电导率，降低了阻抗，从而有效提升了正极材料的电性能表现。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种包覆型正极材料的制备方法及其制品和应用。

背景技术

锂离子电池(LIBS)因其具有高能量和功率密度、长循环寿命、低自放电率和较高安全性等特性，在电动工具、电动车辆和能量存储系统中是最有前途的能量存储装置。锂离子电池一般包括正极片、负极片、隔膜和电解质。

其中，正极材料的选择是影响锂离子电池能量密度的重要因素。目前钴酸锂是所有商用正极材料中材料密度最高的物质，因此受到各个材料厂家的广泛青睐。

而常用的电解质为液态电解质，即电解液。液态电解质因其具有较高的离子传输效率而在锂离子电池中得到广泛应用，然而，在持续的循环过程中，正极材料易被电解液腐蚀，引发过渡金属溶出导致正极材料结构崩塌，导致循环跳水、产气等不良后果。此外，在锂离子电池中使用液体电解质会引起锂枝晶的生长，一定程度的锂枝晶会刺破隔膜，引发安全事故。而固态电解质能够很好的解决液态电解质带来的安全问题和电芯寿命问题，因而不少研究者开始考虑使用固态电解质代替传统的液态电解质，但是固态电解质流动性差，锂离子传输能力受限，极大地限制了其在锂电领域的应用。因此，对正极材料进行改性进而开发出一种耐电解液腐蚀的改性正极材料势在必行。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种包覆型正极材料的制备方法，得到的包覆型正极材料能有效提高正极材料在液态电解质中的稳定性，从而提升正极材料的电性能表现。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种包覆型正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚偏二氟乙烯与第一溶剂搅拌混合，然后加入锂盐继续混合，得包覆液；

S2、在保护气氛下，将正极材料加入步骤S1得到的包覆液中，并于100～130℃下搅拌1～5h，然后减压蒸发掉第一溶剂后，干燥，制得包覆型正极材料。

优选的，所述聚偏二氟乙烯的质量为所述正极材料质量的0.5～7％；所述锂盐的质量为所述正极材料质量的0.05～4％。

优选的，步骤S1中，聚偏二氟乙烯与第一溶剂的质量比为1:99～3:97。

优选的，步骤S1，聚偏二氟乙烯与锂盐的质量为(1～40)：1。

优选的，所述正极材料为钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂中的至少一种。

优选的，所述正极材料为纳米级钴酸锂，纳米级钴酸锂经溶胶-凝胶法制备得到。

优选的，溶胶-凝胶法为：将锂源和钴源溶解于第二溶剂中，加入碱性溶液调节pH，得到蓝色溶胶，接着蒸发掉第二溶剂后得到红色湿凝胶，经减压烘干后得紫红色干凝胶，破碎并研磨，惰性气氛下经900～950℃煅烧16～18h，得到纳米级钴酸锂。

优选的，锂源为醋酸锂，钴源为碳酸钴，第二溶剂为去离子水，碱性溶液为氨水；锂源和钴源在60～90℃下溶解于第二溶剂中。