[发明专利]一种基于接触角测试制备电极材料表面均匀修饰层的方法

说明书

本发明提供了一种基于接触角测试在电极材料表面修饰中的应用方法，属于表面修饰技术领域，涉及包覆前驱体液在电极材料表面的浸润特性。本发明采用接触角测试，通过接触角的大小判断表面修饰所需的合适的溶剂和浓度，从而得到浸润性较好的包覆前驱体液。本发明提出的方法能够实现均匀一致的表面包覆，从而更加有效的提高材料的结构稳定性、热安全性和循环稳定性。本发明操作流程简单，成本较低，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及材料对特定溶液浸润特性的测试，属于材料表面修饰技术领域，具体是测试不同溶剂、不同浓度的表面修饰前驱体液与电极材料表面的接触角大小，进而优化电极材料表面修饰效果的具体方案，得到更加均匀的表面修饰层，更好的改善锂离子电池的电化学性能。

背景技术

锂离子电池因其能量密度大、工作电压高、循环寿命长且无污染等特点在便携式电子设备得到迅速发展，在动力汽车和储能领域的应用也已拉开序幕。在锂离子电池中，正极材料的成本占整个电池成本的40％，是决定电池价格和性能的关键因素。因而，高性能正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高的主要瓶颈，尤其是对锂离子动力电池而言更是如此。正极材料的电化学行为与材料的表面化学性质有密切的关系，材料与电解液的界面反应在很大程度上影响并决定了电池性能的发挥。采用表面包覆可以避免对材料的体相结构造成的不利影响，对材料的物理、化学特性及电化学性能起到调节作用。在前人对正极活性材料的表面包覆中，采用了如溶胶-凝胶、共沉淀、原子层沉积、脉冲激光沉积等诸多方法。原子层沉积和脉冲激光沉积法虽然易于制得更加优良均一的包覆层，但是都需要特别的设备，使得包覆成本相对昂贵。在相对廉价和易于大规模工业化应用的液相法包覆路线中，如何通过简单的流程制得更加优良均一的包覆层始终是技术层面未能逾越的一个难题。在用液相法进行表面包覆的过程中，包覆物前驱体溶液中选择的溶剂类型和溶液浓度都会对其在电极材料表面的浸润特性有一定的影响。为了获得均匀的包覆层，实现更为一致的表面包覆，要求包覆物前驱体溶液在电极材料表面具有尽量好的浸润性，保证最终在电极材料表面形成均匀的修饰层，从而更好的实现表面修饰方法改善电极结构稳定性和循环稳定性等性能的目的。一些报道也证实，不同溶剂在固体表面的润湿性能对材料保护、船舶防污、药物开发、矿物浮选和石油开采等都具有重要的意义。接触角是衡量材料表面润湿性能的一个重要参数。现有技术中，接触角的测试方法有角度测量法、长度测量法、力测量法和透过测量法。测试接触角的方法，均是在常压条件下，气体介质为空气，且温度为室温。液体、固体切片、气体三者间的夹角，即为接触角。在这里，接触角测试应用在电极材料表面修饰过程中，用的是角度测量法，接触角的大小代表材料在该溶液中的浸润性能，接触角越小，代表材料浸润性越好。因此，在表面修饰时，优先对包覆材料前驱体溶液进行接触角测试，选择合适的溶剂和合适的前驱体溶液浓度是一种简单易行行的、新颖的获得均匀包覆层的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有液相包覆技术的盲目和不足，优化表面修饰效果：通过接触角测试选择合适的溶剂和前驱体溶液浓度来优化锂离子电池正极材料表面修饰流程。均匀的修饰层能够更有效地起到改善电极结构稳定性、抑制电解液/电极界面副反应、延长循环寿命的目的。为实现上述目标，发明的技术方案为：选择合适的溶剂和浓度的包覆材料前驱体溶液，在液相包覆环境中制得更为均匀的表面修饰层。