一种α-Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种α

one kind \u03b1- Fe2O3 initiated conductive polymer coated lithium ion ternary cathode material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种
α
‑
Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术电化学
，具体涉及一种α
‑
Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，电池技术仍是制约电动汽车发展的主要技术瓶颈，三元正极材料凭借超高的比容量、较高的工作电压平台以及高热稳定性等优点引起了广泛研究，由于该材料充电截止电压高，充放电过程会产生结构坍塌，析氧形成安全隐患，也存在首次不可逆容量高，倍率性能差等缺陷阻碍了其商业化进程。
[0003]为解决三元正极材料目前存在的许多问题、以及为满足电动车长续航里程的要求，众多科研工作者尝试了许多改善方法，比如材料的包覆、改性、前驱体制备工艺的改善，来提升材料的循环性能、倍率性能、安全性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的掺杂包覆改性的锂离子三元正极材料及其制备方法。本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]所述锂离子三元正极材料为铁掺杂、α
‑
Fe2O3粒子包覆的三元正极材料；所述α
‑
Fe2O3粒子具有双包覆层，内层为Li2O包覆层，外层为导电聚合物包覆层。
[0006]一种α
‑
Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将镍钴锰三元材料前驱体Ni
x
Co
yr/>Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2、锂盐、α
‑
Fe2O3按一定的摩尔比混合，通过湿磨混合均匀后烧结得到铁掺杂、α
‑
Fe2O3包覆的镍钴锰三元正极材料。
[0008]S2、将S1的产物放置在含有导电聚合物单体溶液中，加热并保温一定时间，包覆在镍钴锰三元正极材料表面的α
‑
Fe2O3引发导电聚合物单体聚合，可在其表面形成导电聚合物的包覆层。最终，得到镍钴锰负载导电聚合物包覆α
‑
Fe2O3的锂离子三元正极材料。
[0009]作为优选，S1所述的三元材料前驱体的化学式为Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y＜0.5。
[0010]作为优选，S1所述的Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2、锂盐、α
‑
Fe2O3的摩尔比为1:(1～1.15):(0.003～0.05)。
[0011]作为优选，S1所述的湿磨介质为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、甲醛、蒸馏水、去离子水或甲酸中的一种或至少两种的混合。
[0012]作为优选，S1所述的烧结方式为两段式，首先以5～10℃/min升温至700～1000℃，保温10～24h，然后将温度降至350～500℃，保温5～8h。
[0013]作为优选，S2所述的导电聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺中的一种或至少两种的混合。
[0014]作为优选，S2所述的导电聚合物单体溶液为导电聚合物单体在非极性溶剂中均匀分散的溶液，其中非极性溶液为烷烃类溶剂、醚类溶剂或其组合。
[0015]作为优选，S2所述的导电聚合物单体溶液的浓度为0.5～2.5mol/L。
[0016]作为优选，S2所述的加热与保温温度为100～150℃，保温时间为2～6h。
[0017]本专利技术提供的锂离子三元正极材料的改性方法中，α
‑
Fe2O3在第一段烧结过程为三元正极材料提供掺杂的Fe元素，能够提高比容量、循环性能。α
‑
Fe2O3在第二段烧结过程中，一方面由于过量的锂盐在第一段烧结后形成Li2O并包覆在其表面形成以α
‑
Fe2O3为“核层”的粒子；另一方面，这种粒子又包覆在三元正极材料表面，相当于将残碱与三元正极材料“隔离”，既稳定了材料的结构，又有效降低了材料的残碱，保证材料的加工性能和电化学性能。负载Li2O的α
‑
Fe2O3作为“核层”在一定的条件下可引发某些导电聚合物单体聚合，在其表面形成聚合物包覆层，可有效提高材料的导电性。
附图说明
[0018]图1是本专利技术提出的α
‑
Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例4和对比例1制得的材料组装的锂离子电池的电池循环曲线测试结果对比图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解，对本专利技术的具体实施例进行修改或者对部分技术特征进行同等替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神，均应涵盖在本专利技术保护的范围中。
[0021]实施例1
[0022]S1、将镍钴锰三元材料前驱体Ni
0.7
Co
0.1
Mn
0.2
(OH)2、锂盐、α
‑
Fe2O3按1:1.13:0.008摩尔比混合，在无水乙醇的介质中通过湿磨混合均匀后，先以6℃/min升温至850℃，保温20h，然后将温度降至380℃，保温6h烧结得到铁掺杂、α
‑
Fe2O3包覆的镍钴锰三元正极材料。
[0023]S2、将S1的产物放置在浓度为0.75mol/L的吡咯溶液中，加热至100℃并保温4h，包覆在镍钴锰三元正极材料表面的α
‑
Fe2O3引发吡咯聚合，在其表面形成聚吡咯导电包覆层。最终，得到的是镍钴锰负载聚吡咯包覆α
‑
Fe2O3的锂离子三元正极材料。
[0024]实施例2
[0025]S1、将镍钴锰三元材料前驱体Ni
0.7
Co
0.1
Mn
0.2
(OH)2、锂盐、α
‑
Fe2O3按1:1.13:0.015摩尔比混合，在无水乙醇的介质中通过湿磨混合均匀后，先以6℃/min升温至850℃，保温20h，然后将温度降至380℃，保温6h烧结得到铁掺杂、α
‑
Fe2O3包覆的镍钴锰三元正极材料。
[0026]S2、将S1的产物放置在浓度为1.25mol/L的吡咯溶液中，加热至100℃并保温4h，包覆在镍钴锰三元正极材料表面的α
‑
Fe2O3引发吡咯聚合，在其表面形成聚吡咯导电包覆层。最终，得到镍钴锰负载聚吡咯包覆α
‑
Fe2O3的锂离子三元正极材料。
[0027]实施例3
[0028]S1、将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种α
‑
Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料，其特征在于，所述锂离子三元正极材料为铁掺杂、α
‑
Fe2O3粒子包覆的三元正极材料；所述α
‑
Fe2O3粒子具有双包覆层，内层为Li2O包覆层，外层为导电聚合物包覆层。2.如权利要求1所述的一种α
‑
Fe2O3引发导电聚合物包覆的锂离子三元正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、将镍钴锰三元材料前驱体Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2、锂盐、α
‑
Fe2O3按一定的摩尔比混合，通过湿磨混合均匀后烧结得到铁掺杂、α
‑
Fe2O3包覆的镍钴锰三元正极材料。S2、将S1的产物放置在含有导电聚合物单体溶液中，加热并保温一定时间，包覆在镍钴锰三元正极材料表面的α
‑
Fe2O3引发导电聚合物单体聚合，可在α
‑
Fe2O3表面形成导电聚合物的包覆层，最终，得到镍钴锰负载导电聚合物包覆α
‑
Fe2O3的锂离子三元正极材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S1所述的三元材料前驱体的化学式为Ni
x
Co
y
Mn
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林浩，郑刚，汪宇，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：