[发明专利]一种优化锂离子电池正极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种优化锂离子电池正极片的制备方法，通过对高纯铝箔的电化学扩面腐蚀及电聚合表面改性处理之后，在铝箔表面产生了致密的微米级隧道孔洞，以此为模板，利用产生的这种特殊的隧道孔微化学环境，通过在液相体系中进行反应结晶，在孔洞中制备出具有导电活性的空心一维纳米级磷酸铁；从而直接制备出锂离子电池的正极片，该正极片材料的制备方式，降低了正极材料和铝箔集流体之间产生的接触内阻，减小了锂离子及电子迁移阻力，提高了锂离子电池的电容量及倍率，改善了锂离子电池充放电的循环性能，从而在整体上提高了锂离子电池的循环使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极片的制备领域，特别是一种优化锂离子电池正极片的制备方法。

背景技术

随着全球能源危机的加剧，对于可持续的清洁能源的寻求日趋迫切。锂离子电池作为一种清洁高效的能量载体在当今电子产品迅猛发展的时代中脱颖而出。从1990年锂电池的发明至今，对于锂离子电池电容量，循环稳定性，使用寿命的提高，内阻的减小等的优化一直在进行。锂离子电池的主要组成部分包括：正负极片，隔膜，电解液。而附有导电活性物质的极片材料的制备对整体锂离子电池的性能起到了至关重要的作用，传统正极片的制备方法是将导电活性物质直接涂覆到光滑集流体材料表面，需考虑到接触方式的的选择以及粘结剂的使用等问题，不可避免的会有接触内阻的产生，同时也会对锂离子及电子的转移有一定的影响，就电池的整体容量及循环使用寿命等都会有所降低。现有锂离子电池正极片制备工程中存在的导电活性物质与铝集流体之间的接触内阻较高，锂离子及电子迁移阻力较大，电池整体容量低以及循环使用不稳定等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种优化锂离子电池正极片的制备方法。本发明针对可以降低正极材料和铝箔集流体之间产生的接触内阻，减小锂离子及电子迁移阻力，提高锂离子电池的电容量及倍率，改善锂离子电池充放电的循环性能，从而在整体上提高了锂离子电池的循环使用寿命。

本发明的技术方案：一种优化锂离子电池正极片的制备方法，通过利用隧道孔微化学环境，在铝箔上形成具有导电活性的空心一维纳米级磷酸铁，达到制备锂离子电池的正极片的目的。

前述的一种优化锂离子电池正极片的制备方法中，所述方法是通过对高纯铝箔的电化学扩面腐蚀及电聚合表面改性处理，使铝箔表面形成致密的微米级隧道孔，并以此为模板，利用隧道孔微化学环境，通过在液相体系中进行反应结晶，在隧道孔中形成具有导电活性的空心一维纳米级磷酸铁，从而达到直接制备锂离子电池的正极片。

前述的一种优化锂离子电池正极片的制备方法中，所述方法包括以下步骤：

（a）铝箔的电化学扩面腐蚀：在硫酸与盐酸的摩尔浓度比为3：1的电解液中，硫酸1-4mol·L^-1，以石墨为阴极，铝箔为阳极，外加直流电源，在恒温水浴70-80℃的条件下腐蚀2-5min，使铝箔表面形成致密隧道孔结构；

（b）腐蚀铝箔的电聚合表面改性：在0.5-1.0mol·L^-1硫酸溶液中加入苯胺，苯胺浓度保持在0.4-1.0mol·L^-1，以上述腐蚀铝箔为阳极，石墨为阴极，外加恒定电压，20—30℃恒温条件下进行对腐蚀铝箔表面的电聚合反应5-10min。

（c）利用隧道孔微化学环境法制备导电活性材料磷酸铁：将三价铁盐溶于磷酸溶液中，保持磷元素与铁元素摩尔比为3:1，铁盐浓度控制在0.2-0.5mol·L^-1之间，加热搅拌形成浓缩液，浓缩后铁盐浓度控制在1-3mol·L^-1之间，加入硝酸溶液，使硝酸溶液浓度在0.3-0.6mol·L^-1之间，再将经电聚合的扩面腐蚀铝箔放入混合液中，在水浴升温80—95℃条件下反应60—120min，利用隧道孔内部的微化学环境，使其在隧道孔中生成空心一维纳米磷酸铁材料；

（d）洗涤、干燥、加热处理，即得锂离子电池正极片。