【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，具体是指一种高电导率聚阴离子型二次电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚阴离子型材料往往由碱金属基团、过渡金属基团、阴离子基团以共点/面/线的方式相互交叉排列形成三维框架结构，其中阴离子多为磷酸根、焦磷酸根、硫酸根等较大的基团，其是电子的不良导体，所形成的框架结构对电子具有一定的阻碍作用。因此，聚阴离子型材料电子电导率普遍偏低，电池内阻极化较大，长循环性能发挥受阻。
2、究其深因，聚阴离子型材料中的po43-、p2o74-、so42-等阴离子基团为电子的不良导体，电子跃迁能垒较高，很难传输。因此，材料中所含上述阴离子基团越多，其电子电导率越低，这是聚阴离子型材料的基本属性。
3、聚阴离子型材料的产业化过程中往往采用以下两种方式提高材料的电子电导：一是材料的纳米化，当材料一次颗粒达到纳米级时，电子在颗粒内传输距离缩短，一定程度上提高了电子传输速率；二是材料的碳包覆，通过在纳米材料表面修饰一层无机碳，利用该无机碳较高的电子电导率来提高材料颗粒间电子的传输。尽管材料的纳米化以及碳包覆可以一定程度上提升材料的电子电导率，但对于材料颗粒间的远程跨越性传输是受阻的。
4、因此，上述两种方式无法实现电子在不同颗粒间的远程传输，一定程度上制约着材料电子电导率的提升，并据此造成粉体内阻较大，电池长循环性能不佳。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高电导率聚阴离子型二次电池正极材料及其制备方法，具有电导率高、电极粘结剂用量少、
2、本专利技术可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开了一种高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、的乳浊液研磨混合：将碱金属源、过渡金属源、阴离子源、碳源加水研磨，形成均匀的乳浊液；
5、s2、前驱体粉末分离：将上述乳浊液干燥，实现固液分离，获得干燥的前驱体粉末；
6、s3、前驱体预交联化处理：将前驱体粉末、有机高分子纤维化合物在加热条件下固相混合，完成高分子纤维化合物在粉末界面上的熔融、延展、拉丝等过程，形成预交联化前驱体；
7、s4、高温煅烧：将预交联化前驱体高温煅烧，自然降温结晶，最终形成三维电导网络连接的高电导率的聚阴离子型二次电池正极材料。
8、在本专利技术中，采用纤维碳化三维导电网络构建方法用于提高材料颗粒间电子的远程快速传输，以此来降低聚阴离子型材料的内阻，提升其在电池端的性能。其制备过程为将碱金属源、过渡金属源、阴离子源、碳源加水研磨，混合均匀后进行喷雾干燥，之后将干燥后的前驱体粉末在加热条件下与高分子纤维化合物混合研磨，利用研磨过程中所产生的剪切力对纤维化合物的解聚、分散、拉伸、纤维化等实现在不同颗粒间形成桥梁的作用，最后经过碳化形成导电网络，进而大幅度提升电子的远程快速传输。
9、进一步地，在步骤s3中，预交联化的加热温度为100-350℃，当温度低于100℃时，有机高分子纤维化合物熔融程度低，其链式结构难以打开，无法均匀附着交联于粉体表面，而当温度高于350℃时，有机高分子纤维化合物在高温下分解成碳，纤维碳化程度加剧，容易在混合球磨过程中断裂，达不到在颗粒之间连接的目的。
10、进一步地，在步骤s3中，有机高分子纤维化合物为塑料型化合物、橡胶类化合物、胶粘剂中的一种或二种以上；塑料型化合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一种或二种以上；橡胶类化合物为天然橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的一种或二种以上；胶粘剂型化合物为环氧树脂、丙烯酸酯、酚醛树脂中的一种或二种以上。
11、进一步地，在步骤s3中，固相混合的方式为球磨、研磨、砂磨中的一种或二种以上，通过固相混合以摩擦力、剪切力方式实现有机高分子纤维化合物在粉体表面分散、拉伸的目的。
12、进一步地，在步骤s4中，高温煅烧的条件为：烧结温度大于400℃，保温时间大于3h，以确保材料的充分结晶生长。
13、进一步地，在步骤s2中，干燥方式为低温干燥、真空干燥、自然风干、喷雾干燥、闪蒸干燥、高温蒸发结晶中的一种或二种以上，以实现固液分离。
14、进一步地，在步骤s1中，碱金属源为含钠化合物、含钾化合物、含锂化合物中的一种或二种以上，含钠化合物为氢氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、氢氧化钠、甲酸钠、乙酸钠、草酸钠、柠檬酸三钠、硫酸钠、氯化钠、硝酸钠中的一种或二种以上，含钾化合物为氢氧化钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、过氧化钾、超氧化钾、碳酸氢钾中的一种或二种以上，含锂化合物为碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、氯化锂、氟化锂中的一种或二种以上。
15、进一步地，在步骤s1中，过渡金属源为含铁化合物、含钴化合物、含镍化合物、含锰化合物中的一种或二种以上，含铁化合物为氢氧化铁、铁氧化物、草酸亚铁、硫酸亚铁、硝酸铁、磷酸铁、氯化铁、柠檬酸铁中的一种或二种以上，含钴化合物为草酸钴、碳酸钴、钴氧化物、氢氧化钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴中的一种或二种以上，含镍化合物为氢氧化镍、硝酸镍、镍氧化物、氯化镍、硫酸镍中的一种或二种以上，含锰化合物为锰氧化物、草酸锰、氯化锰、碳酸锰、硫酸锰中的一种或二种以上。
16、进一步地，在步骤s1中，阴离子源为含硫化合物、含磷化合物、含氟化合物中的一种或二种以上；含硫化合物为硫酸、硫酸钠/钾/锂/氨、硫酸亚铁/锰/镍/钴中的一种或二种以上，含磷化合物为磷酸及其碱金属盐类衍生物、磷酸及其过渡金属类沉淀物、焦磷酸及其盐类衍生物、偏磷酸及其盐类衍生物、多聚磷酸及其盐类衍生物中的一种或二种以上，含氟化合物为氟化氢、氟化铵、氟化锂、氟化氢、氟化锂中的一种或二种以上。
17、进一步地，碳源为有机碳源和/或无机碳源，有机碳源为蔗糖、柠檬酸、淀粉、环糊精、葡萄糖、麦芽糖、乳糖、聚乙烯醇、聚丙烯醇中的一种或二种以上，无机碳源为石墨烯、石墨、硬碳、碳纳米管、炭黑中的一种或二种以上。
18、本专利技术的另外一个方面在于保护聚阴离子型二次电池正极材料，该正极材料采用上述制备方法制得。具体地，聚阴离子型二次电池正极材料为钠离子电池 材料或锂离子电池正极材料，钠离子电池正极材料为磷酸铁钠、焦磷酸铁钠、焦磷酸磷酸铁钠、磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、氟磷酸铁钠、硫酸铁钠或氟硫酸铁钠，锂离子电池正极材料为磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、氟代磷酸铁锂、氟代磷酸铁锰锂或硫酸铁锂。
19、本专利技术一种高电导率聚阴离子型二次电池正极材料及其制备方法，具有如下的有益效果：
20、第一、电子电导率高，高分子纤维化合物碳化后易形成纤维化长链结构，该链式结构长度从几um到几十um不等，可同时链接多个材料颗粒，实现颗粒间电子导电网络的相互贯通，同时该化合物碳化结构中存在大量的石墨化碳层，电子可沿该碳层进行长距离高效传输，进而提高粉体间的电子电导率；
21、第二、电极粘结剂用量低，聚阴离子材料在电极制备过程中往往需要加入3-5%本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，预交联化的加热温度为100-350℃。
3.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，有机高分子纤维化合物为塑料型化合物、橡胶类化合物、胶粘剂中的一种或二种以上；所述塑料型化合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一种或二种以上；橡胶类化合物为天然橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的一种或二种以上；胶粘剂型化合物为环氧树脂、丙烯酸酯、酚醛树脂中的一种或二种以上。
4.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，固相混合的方式为球磨、研磨、砂磨中的一种或二种以上。
5.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，高温煅烧的条件为：烧结温度大于400℃，保温时间大于3H。
6.根据权利要求1所述的高电导率
7.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，碱金属源为含钠化合物、含钾化合物、含锂化合物中的一种或二种以上，含钠化合物为氢氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、氢氧化钠、甲酸钠、乙酸钠、草酸钠、柠檬酸三钠、硫酸钠、氯化钠、硝酸钠中的一种或二种以上，含钾化合物为氢氧化钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、过氧化钾、超氧化钾、碳酸氢钾中的一种或二种以上，含锂化合物为碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、氯化锂、氟化锂中的一种或二种以上。
8.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，过渡金属源为含铁化合物、含钴化合物、含镍化合物、含锰化合物中的一种或二种以上，含铁化合物为氢氧化铁、铁氧化物、草酸亚铁、硫酸亚铁、硝酸铁、磷酸铁、氯化铁、柠檬酸铁中的一种或二种以上，含钴化合物为草酸钴、碳酸钴、钴氧化物、氢氧化钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴中的一种或二种以上，含镍化合物为氢氧化镍、硝酸镍、镍氧化物、氯化镍、硫酸镍中的一种或二种以上，含锰化合物为锰氧化物、草酸锰、氯化锰、碳酸锰、硫酸锰中的一种或二种以上。
9.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，阴离子源为含硫化合物、含磷化合物、含氟化合物中的一种或二种以上；含硫化合物为硫酸、硫酸钠/钾/锂/氨、硫酸亚铁/锰/镍/钴中的一种或二种以上，含磷化合物为磷酸及其碱金属盐类衍生物、磷酸及其过渡金属类沉淀物、焦磷酸及其盐类衍生物、偏磷酸及其盐类衍生物、多聚磷酸及其盐类衍生物中的一种或二种以上，含氟化合物为氟化氢、氟化铵、氟化锂、氟化氢、氟化锂中的一种或二种以上；
10. 一种聚阴离子型二次电池正极材料，其特征在于：采用权利要求1-9中任一项所述制备方法制得，聚阴离子型二次电池正极材料为钠离子电池 材料或锂离子电池正极材料，钠离子电池正极材料为磷酸铁钠、焦磷酸铁钠、焦磷酸磷酸铁钠、磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、氟磷酸铁钠、硫酸铁钠或氟硫酸铁钠，锂离子电池正极材料为磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、氟代磷酸铁锂、氟代磷酸铁锰锂或硫酸铁锂。
...【技术特征摘要】
1.一种高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，预交联化的加热温度为100-350℃。
3.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，有机高分子纤维化合物为塑料型化合物、橡胶类化合物、胶粘剂中的一种或二种以上；所述塑料型化合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一种或二种以上；橡胶类化合物为天然橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的一种或二种以上；胶粘剂型化合物为环氧树脂、丙烯酸酯、酚醛树脂中的一种或二种以上。
4.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，固相混合的方式为球磨、研磨、砂磨中的一种或二种以上。
5.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤s4中，高温煅烧的条件为：烧结温度大于400℃，保温时间大于3h。
6.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，干燥方式为低温干燥、真空干燥、自然风干、喷雾干燥、闪蒸干燥、高温蒸发结晶中的一种或二种以上。
7.根据权利要求1所述的高电导率聚阴离子型二次电池正极材料的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，碱金属源为含钠化合物、含钾化合物、含锂化合物中的一种或二种以上，含钠化合物为氢氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、氢氧化钠、甲酸钠、乙酸钠、草酸钠、柠檬酸三钠、硫酸钠、氯化钠、硝酸钠中的一种或二种以上，含钾化合物为氢氧化钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵阿龙，曹余良，陈晓洋，韩凯歌，李郎阁，
申请(专利权)人：深圳珈钠能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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