[发明专利]一种改性电极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种改性电极材料、其制备方法及锂离子电池。改性电极材料，包括电极材料和包覆所述电极材料的导电聚合物层，所述导电聚合物层包括一种或者多种聚合物，一种或者多种交联高分子，或者所述聚合物和交联高分子的混合物，所述聚合物由单体与二硫化物通过聚合形成；所述交联高分子由所述聚合物通过交联形成；所述单体为苯胺、苯胺的衍生物、噻吩、噻吩的衍生物、吡咯、以及吡咯的衍生物中的一种或多种。本发明的改性电极材料比容量高，电化学性能好，稳定性强，不易发生结构坍塌。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种改性电极材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长和无污染等突出优点，已经成为电池市场的主流。

电极材料是锂离子电池的重要组成部分，是实现锂电池良好电化学性能的重要一环。电极材料的修饰改性对于其性能(如首次库伦效率、循环稳定性、阻抗等)的发挥起着非常重要的作用。目前包覆是对电极材料的改性的一个重要方法，所以包覆材料的选择和包覆方法几乎决定了包覆材料性能的提升程度。

在目前的研究中，导电高分子聚合物经常用于包覆电极，以提高电极的容量及倍率性能。申请号为201110079644.0的中国已授权发明专利申请采用纳米导电聚合物包覆磷酸铁锂正极材料，实现了提高电极材料电导率的目的。申请号为201811544035.6的中国发明专利申请采用高分子导电聚合物包覆多孔硅空心球，提升了电极材料的电化学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种改性电极材料、其制备方法及锂离子电池，所述改性电极材料比容量高，电化学性能好，稳定性强，不易发生结构坍塌。

本发明提供了一种改性电极材料，包括电极材料和包覆所述电极材料的导电聚合物层，

所述导电聚合物层包括一种或者多种聚合物，一种或者多种交联高分子，或者所述聚合物和交联高分子的混合物所述聚合物由单体与二硫化物通过聚合形成；所述交联高分子由所述聚合物通过交联形成；

所述单体为苯胺、苯胺的衍生物、噻吩、噻吩的衍生物、吡咯、以及吡咯的衍生物中的一种或多种。

优选地，还包括：设置于所述电极材料与导电聚合物层之间的非导电层。

优选地，所述导电聚合物层包括苯胺、二硫化物和对苯二胺形成的交联聚合物，苯胺与二硫化合物形成的聚合物，噻吩、二硫化物和三苯胺形成的交联聚合物，对苯二胺、二硫化物和吡咯形成的交联聚合物，或者苯胺、二硫代物和噻吩形成的交联聚合物。

优选地，所述电极材料为负极材料或者正极材料，所述负极材料为钛酸锂、硅、和碳中的一种或多种，所述正极材料为LiNi_xCo_yMn_zO₂、LiNixCoyAlzO₂、钴酸锂、磷酸铁锂、和磷酸钒锂中的一种或多种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。

优选地，所述导电聚合物层的厚度为0.001～10μm。

优选地，所述导电聚合物层的质量占改性电极材料的质量的0.1％～30％。

本发明提供了一种改性电极材料的制备方法，包括以下步骤：

单体、二硫化物在电极材料表面发生原位聚合反应，形成包覆电极材料导电聚合物层，得到改性电极材料；或者