[发明专利]一种用于锂碘电池的正极材料

说明书

本发明公开了一种用于锂碘电池的正极材料。具体地，本发明提供了一种可作为锂‑碘电池正极活性物质的复合材料，所述的复合材料包括聚合物高分子和活性物质碘，且所述的聚合物高分子与活性物质碘之间具有化学键、氢键、范德华力中的一种或者多种作用力。将上述复合材料作为活性物质用于制备正极材料，并应用于锂‑碘电池时，可表现出较高的库伦效率、优越的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种正极活性材料的应用技术领域，具体涉及一种用于锂碘电池的正极材料，是基于聚合物高分子/碘复合材料作为正极应用于锂电池中。

背景技术

自上世纪90年代钴酸锂电池体系被开发出以来，锂电池得到了飞速发展。目前，其被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、无人飞机等领域。但是，随着社会的不断进步和科技的不断发展，人们对储能设备的需求也不断提高。作为一种潜在的锂电池正极材料，碘单质在自然界中储量相对丰富，成本较低(每升海水中含碘量为50-60μg)，能够满足人们对可持续储能的需求。此外，以碘单质作为正极活性材料的锂-碘电池具有较高的比容量(1040mAh/cm^-3)。尽管锂-碘电池相对于传统的锂离子电池具有以上优点，但是，目前锂-碘电池仍然面临着一系列问题，比如单质碘在充放电过程中产生聚碘阴离子，其溶解到电解液中产生“穿梭效应”，造成锂-碘电池循环性能较差、库伦效率较低。此外，单质碘极易挥发，增加了其作为锂电池正极活性材料的难度。

发明内容

本发明提供一种能够用于锂-碘电池的正极活性材料，其能够有效克服碘单质作为锂电池正极材料的各种缺点，从而有效提高锂-碘电池的电化学性能。

在本发明的第一方面，提供了一种复合材料，所述复合材料包括聚合物高分子和活性物质碘，且聚合物高分子与活性物质碘之间具有化学键、氢键、范德华力中的一种或者多种作用力。

在一优选例中，所述的复合材料中聚合物高分子为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩类、聚乙烯(PE)中的一种或多种。

在另一优选例中，所述的复合材料中活性物质碘为碘单质、聚碘阴离子、碘离子、碘化锂、或其他经过电化学氧化还原能够产生碘单质的物质、或上述多种的组合。

在另一优选例中，以所述复合材料的总重量计所述复合材料中活性物质碘的质量百分比为10-90％，优选为30-70％，更优选为40-60％；且所述聚合物高分子的质量百分比为10-90％，优选为30-70％，更优选为40-60％。

本发明的第二方面，提供了一种电池用正极材料，所述正极材料包括本发明第一方面所述的复合材料。

在一优选例中，所述的正极材料还包括导电剂和/或粘结剂。

在另一优选例中，所述正极材料中导电剂为乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、碳布中的一种或多种。

在另一优选例中，所述的粘结剂为聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)或上述任意几种的组合。

在另一优选例中，以所述正极材料的总重量计，所述复合材料的重量百分比为50％-100％，所述的粘结剂的重量百分比为0-20％，优选为5-20％。。

在另一优选例中，正极材料中，以正极材料的总重量计，所述复合材料、导电剂、粘结剂三者的质量百分比之比为(60±5)：(25±5)：(15±5)。

本发明的第三方面，提供了一种电池，所述电池包括本发明第二方面所述的正极材料，所述的电池为锂电池或锂-碘电池。

在一优选例中，所述电池包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜，且所述的正极材料包括本发明所述的复合材料。

在另一优选例中，所述的电池包括外壳，且所述的外壳为金属材料和/或复合材料。