[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法及其应用，制备方法为基于高分子模板的模板法，高分子模板的形貌为球状、棒状、花簇状中的一种或多种。制备方法为首先通过改变形貌控制剂的种类和加入量合成不同的高分子模板，后续将高分子模板加入到三元材料的制备过程中。本发明合成了球形、棒状以及花簇状的高分子材料模板，并将用于锂电池正极材料的合成。这三种形貌的模板合成的材料有不同的优点，球形的模板合成的材料孔径分布均匀，形貌较好，采用该材料制备出的正极浆料均匀，而棒状和花簇状的模板合成出的材料具有通孔，有利于传质，不同模板结合制备出的材料会兼具模板的优势。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法及其应用。

背景技术

二次锂离子由具有于比能量高、放电电压较为稳定、没有记忆效应、绿色环保等优点广泛地应用于交通和通讯等方面。随着社会发展，对二次锂离子电池的能量密度、安全性能、循环寿命和倍率放电等方面提出了更高的要求，而这几个方面主要受制于正极材料。因此，在二次锂离子研究领域中，正极材料的研究占了较大部分。

其中，三元高镍正极材料因具有高容量、低成本和环保的特点被认为是下一代最具有潜力的锂电正极材料。但在三元高镍正极材料迈向商业化的过程中仍存在一些有待解决的问题，比如随着充放电次数的增加，电解液分解及晶体结构从层状向岩盐状结构转变等副反应的存在，导致电池性能严重衰减；在锂离子不断脱嵌的过程中，一次颗粒遭受着连续不断的各向异性体积变化，这就造成晶界面出现微裂痕，大大降低了离子和电子的迁移能力，导致电池容量迅速衰减。

现有技术中一些表面处理和形貌控制不能完全解决涉及到一次颗粒间晶界的基本问题。中国专利ZL200510019552.8中通过纳米级MgO对镍钴酸锂进行表面包覆，虽然提高了循环性能，但提升效果不显著，并且氧化镁的导电性不佳，包覆这种导电性较差的物质必然会影响材料的倍率性能。

研究者目前考虑采用改变材料自身结构的方法来提高材料性能，模板法就是其中行之有效的一种方法，通过加入模板来给材料造孔来改善正极材料的结构，提高其传质能力。中国专利ZL201510026386.8中采用PVP和CATB作为双模板，合成了锂离子电池正极材料，但是使用的模板为软模板，形貌不可控，并不能灵活合成所需要的产品结构。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法及其应用，通过在合成步骤中控制形貌控制剂的种类以及加入量来合成不同形貌、不同大小的高分子模板，从而根据实际要求可以灵活合成所需要的产品结构。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池正极材料的制备方法，所述制备方法中添加有高分子模板，所述高分子模板的形貌为球状、棒状、花簇状中的一种或多种。

优选的，高分子模板的颗粒尺寸范围为50～600nm。

优选的，高分子模板的颗粒尺寸范围为150～300nm。

优选的，高分子模板为球状模板和花簇状模板的混合物。

优选的，高分子模板为球状模板和棒状模板的混合物。

优选的，高分子模板为球状模板。

优选的，所述高分子模板为PANI。

一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚合物单体、形貌控制剂、引发剂以摩尔比例为20:1:20～1:1:1加入溶剂中聚合反应12～24h，聚合产物经过水洗干燥后即得具有特定形貌的高分子模板A；