[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料，包括核结构和壳结构，其特征在于，所述核结构为二次颗粒结构，且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述主导电网络的孔结构中的纳米一次颗粒；所述纳米一次颗粒包括纳米钴酸锂、纳米锰酸锂、纳米磷酸铁锂、纳米镍钴锰、纳米镍钴铝、纳米镍酸锂、纳米锂钒氧化物、纳米富锂正极材料中的至少一种；所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间分布有辅导电网络，所述辅导电网络将所述主导电网络与所述纳米一次颗粒紧密连接在一起；

其制备方法主要包括如下步骤：

步骤1，前驱体制备：将一次颗粒、聚合物单体混合后捏合，得到聚合物单体均匀的分散于纳米一次颗粒表面的前驱体；

步骤2，主导电网络结构制备：制备得到具有多孔结构的主导电网络结构待用；

步骤3，填充：将步骤1制得的前驱体填充进入主导电网络结构中；

步骤4，聚合反应：将步骤3的产物，置于引发剂存在的环境中，促使分散于一次颗粒表面的高分子单体聚合，得到高分子聚合物；

步骤5，将步骤4的产物进行包覆、碳化即得到成品锂离子电池正极材料；

步骤3所述的填充过程为：

对主导电网络结构材料做预处理，所述预处理包括表面活化或/和添加表面活性剂；

填充之前，将主导电网络结构材料置于真空环境中抽真空，排出孔结构中的空气，为前驱体的填充腾出空间，之后置于前驱体浆料中开始填充；

填充过程中，施加压强，将前驱体挤压进入孔洞中；提高温度，降低前驱体的粘度；增加机械扰动，打开孔洞口。

2.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述主导电网络为多孔无定型碳网络结构、多孔硬碳网络结构、开口石墨烯结构、开口膨胀石墨结构、蠕虫状石墨烯结构中的至少一种；所述辅导电网络由高分子材料碳化得到，所述辅导电网络质量为所述一次颗粒质量的0.5％～10％。

3.一种权利要求2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述高分子材料由高分子单体原位聚合而得到。

4.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述辅导电网络中，还包括导电炭黑、超级导电碳、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

5.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，步骤1所述聚合物单体包括甲基丙烯酸酯类、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种；

步骤4所述引发剂包括异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。

6.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，步骤1所述捏合过程为：将纳米一次颗粒、表面活性剂1、聚合物单体、溶剂1捏合，得到混合物1；将导电剂组分、表面活性剂2、溶剂2捏合，得到混合物2；再将混合物1与混合物2共混，分散均匀得到前驱体浆料。