專利名稱：一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，具體說，涉及到一種低溫聚合法制備的具有表面吡咯包覆的復合正極材料，屬于鋰離子電池材料技術領域。
背景技術：
能源危機和環境污染是人類進入二十一世紀非常棘手的兩個問題，風能、太陽能、核能等新型能源的出現改善了上述問題。鋰離子電池作為一種新型的能量存儲和轉換的裝置，可以實現新型能源的存儲和應用。另外，鋰離子電池也以其能量密度高、循環壽命好、無記憶效應、對環境友好等優點，已經被廣泛應用于電動汽車上，成為最有前途的車載電池。正極材料作為鋰離子電池的一部分，它決定著電池的各項指標。傳統正極材料， 包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰，都存在能量密度不高的缺點，嚴重影響了它們的應用。近年來，一類具有層狀結構的高容量富鋰材料^rLi2MnO3 (7-x)LiMO2 (M=Co,Nil72Mnl72, Ni173Co173Mn173)受到了人們的廣泛關注。另外，該材料還具有能量密度高、成本低、熱穩定性好等優點。但是，富鋰材料^rLi2MnO3 (7-x)LiMO2 (M=Co> Ni1/2Mn1/2>Ni173Co173Mn173)作為一種新型材料，目前還存在一些問題需要解決，比如，材料的循環和倍率性能還有待提聞等。復合材料是近年來發展十分迅速的一類材料體系，利用復合材料各組分間的協同效應，可達到優勢互補的目的，此方法也已經廣泛用于鋰離子電池材料的改性研究中。聚吡咯(PPY)是一種具有良好導電性的大分子材料，近年來也被廣泛應用于鋰離子電池技術領域。這是由于PPY大分子結構中單鍵和雙鍵交替結合，雙鍵的對電子中，多余電子可以自由穿梭于聚合物鏈之間，增加了其導電性，是一種天然的導電聚合物。經檢索還沒有發現采用此類方法來制備該類復合材料的相關專利。

發明內容
本發明的目的在于提供一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，是一種低溫聚合法制備的富鋰 // 聚吡咯 DrLi2MnO3 (7_z)LiM02//PPY，其中 M=Co、Ni1/2Mn1/2,Ni173Co173Mn173]復合材料，其針對富鋰材料存在的循環和倍率性能差的問題，將采用單體低溫聚合的方法在富鋰材料表面包覆上一層PPY，形成復合材料，以降低顆粒之間的接觸電阻，提高材料的電子導電率，使聚吡咯分布均勻，進而改善材料的循環和倍率性能。本發明的技術方案是這樣實現的一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，其特征在于制備方法包括以下步驟
a)將通過眾所熟知的方法合成的富鋰材料ZLi2MnO3(7-x) LiMO2 (M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)、對甲基苯磺酸鈉(PTSNa)和單體吡咯(PY)按照一定的化學計量比溶于適當的去離子水中，然后在室溫下進行磁力攪拌；
b)將上述所得溶液轉移至低溫環境中，其溫度為(T5°C;攪拌3 15小時；
c)將一定濃度的氧化劑溶液緩慢地滴入步驟b)所得溶液，再次進行磁力攪拌，磁力攪拌時間為5 20小時；
d)將步驟c)所得溶液用去離子水洗滌、過濾后，在烘箱中烘烤5 15小時后烘烤溫度為 80 120。(，即可得富鋰 Il 聚吡咯 DrLi2MnO3 (7_z) LiM02//PPY，其中 M=Co、Ni1/2Mn1/2,Ni1/3Co1/3Mn1/3]復合 材料。所述步驟a)中富鋰材料的合成方法包括共沉淀法、溶膠-凝膠法、固相法和熔鹽法；所述對甲基笨磺酸鈉和單體吡咯的摩爾比為
權利要求
1.一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，其特征在于制備方法包括以下步驟 a)將通過眾所熟知的方法合成的富鋰材料ZLi2MnO3(7-x) LiMO2 (M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)、對甲基笨磺酸鈉(PTSNa)和單體吡咯(PY)按照一定的化學計量比溶于適當的去離子水中，然后在室溫下進行磁力攪拌； b)將上述所得溶液轉移至低溫環境中，其溫度為(T5°C;攪拌3 15小時； c)將一定濃度的氧化劑溶液緩慢地滴入步驟b)所得溶液，再次進行磁力攪拌，磁力攪拌時間為5 20小時； d)將步驟c)所得溶液用去離子水洗滌、過濾后，在烘箱中烘烤5 15小時后烘烤溫度為 80 120。(，即可得富鋰 Il 聚吡咯 DrLi2MnO3 (7_z) LiM02//PPY，其中 M=Co、Ni1/2Mn1/2,Ni1/3Co1/3Mn1/3]復合材料。
2.根據權利要求I所述的一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，其特征在于所述步驟a)中富鋰材料的合成方法包括共沉淀法、溶膠-凝膠法、固相法和熔鹽法；所述對甲基笨磺酸鈉和單體吡咯的摩爾比為n(對_基鑛議鈉)11(擊_比瞎)=1: 3°
3.根據權利要求I所述的一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，其特征在于所述的步驟c)中氧化劑包括三氯化鐵(FeCl3)和過硫酸銨((NH4)2S2O8);所述氧化劑溶液濃度為 0. I 3mol L I。
4.根據權利要求I所述的一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，其特征在于所述氧化劑與步驟a)中單體吡咯的摩爾比為I ^ n,化w) ； n(聊p_) S10。
全文摘要
本發明涉及一種低溫聚合法制備的高容量復合正極材料，其特征在于制備方法包括以下步驟a)將通過眾所熟知的方法合成的富鋰材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)、對甲基笨磺酸鈉(PTSNa)和單體吡咯(PY)按照一定的化學計量比溶于適當的去離子水中，然后在室溫下進行磁力攪拌；b)將上述所得溶液轉移至低溫環境中，c)將一定濃度的氧化劑溶液緩慢地滴入步驟b)所得溶液，再次進行磁力攪拌，d)將步驟c)所得溶液用去離子水洗滌、過濾后，在烘箱中烘烤，即可得富鋰//聚吡咯[xLi2MnO3·(1-x)LiMO2//PPY，其中M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3]復合材料。其制備方法簡單，電導率高，聚吡咯分布均勻。通過低溫聚合法制備的復合材料電化學比容量較高，循環和倍率性能較好。
文檔編號H01M4/525GK102751502SQ20121023879
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者姜濤, 張克金, 林革, 王丹, 米新艷, 陳慧明, 魏曉川 申請人:中國第一汽車股份有限公司