[发明专利]一种锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料的制备方法

说明书

一种锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料的制备方法。将可溶性磷酸氢盐溶于去离子水中得到溶液A；向溶液A中加入氧化铜后收集悬浮液，并移入冰箱中冷冻得固体B；将冷冻好的固体B直接放入冷冻干燥机中干燥得到样品C；将样品C均匀地撒在石英坩埚中，在马弗炉内热处理后得样品D；向样品D中加入乙炔黑、乙醇、异丙醇和柠檬酸，湿法球磨得到混合均匀的锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料。本发明采用湿磨的方法，增加了球磨时的润滑性，使原料混合更加均匀，处理时间短，产率高，且无需后续处理过程，操作简单；而且这种材料的循环稳定性较好。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料的制备方法。

背景技术

导电剂作为锂离子电池的重要组成部分，很大程度上影响着锂离子电池阴极活性物质的电化学性能的发挥，而且其活性物质的导电性通常都很差，因此，导电剂就是包裹阴极活性物质的有效导电网络[王雪丽,魏俊华,王振.单质硫/乙炔黑复合材料的制备与性能[J].电池,2015,45(4).]。从根本上改善其导电能力，使其阴极活性物质的电化学性能得到有效的发挥[张庆堂,彭工厂,于作龙.碳纳米管和乙炔黑对LiCoO2阴极倍率放电性能的影响[J].合成化学,2011,19(1):102-105.]。颗粒状的导电材料，如乙炔黑，相对而言，容易分散，可以采用传统的机械搅拌与阴极活性材料混合[孙明,程勇兵,顾晶涛.钠离子电池负极复合材料的性能及稳定性改善[J].电源技术,2017,41(12):1764-1766.]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单，复合过程中无需高温烧结，能耗低，原料价格廉价丰富，能够改善磷酸铜的导电性和提升锂离子电池性能的锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)取可溶性磷酸氢盐溶于去离子水中，超声分散均匀制成浓度为0.23～0.27mg/mL的溶液，并调节溶液pH为4～6得到溶液A；

2)按氧化铜与可溶性磷酸氢盐的摩尔比为3：1～2向溶液A中加入氧化铜，磁力搅拌后收集悬浮液，并移入冰箱中冷冻得固体B；

3)将冷冻好的固体B直接放入冷冻干燥机中，使磷酸氢盐在氧化铜表面重结晶，得到完全干燥的样品C；

4)将样品C均匀地撒在石英坩埚中，在马弗炉内以6～8℃·min^-1的升温速率自室温升温至600～750℃热处理后得样品D；

5)取1～2g样品D分别向其中加入样品D质量10％-40％的乙炔黑、1～3mL的乙醇、1～3mL的异丙醇和2mL的柠檬酸，以450～550r min^-1的转速湿法球磨得到混合均匀的锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料。

所述步骤1)的可溶性磷酸氢盐为磷酸二氢铵或磷酸氢二铵。

所述步骤1)超声分散时间为20～40min。

所述步骤2)磁力搅拌时间为1～3h。

所述步骤2)冰箱中冷冻时间为12～24h。

所述步骤3)冷冻干燥机中干燥12～24h。

所述步骤4)热处理时间为2～3h。

所述步骤5)湿法球磨采用行星式球磨机球磨1.5～2.5h。

本发明通过磷酸铜前驱体在空气条件下进行热处理，固相法得到磷酸铜，再将热处理过的磷酸铜与乙炔黑，乙醇、异丙醇和柠檬酸为润滑剂，进行充分湿磨，即得锂离子电池用磷酸铜/乙炔黑复合正极材料。采用溶解再结晶的制备工艺可以得到纯净的前驱体，在空气条件下即可进行热处理，简单易行且环境友好；