[发明专利]一种锂电池复合正极材料的制备方法及其在锂电池中的应用

说明书

本发明涉及一种锂电池复合正极材料的制备方法及其在锂电池中的应用，属于化学电源领域，该制备方法包括以下步骤：将二硫化亚铁或者硫化亚铁、高分子聚合物和极性溶剂按照质量比100：1～50：1～200高能机械分散，先在150～400℃之间加热1～8h，然后800～950℃之间加热1～24h制备硫化亚铁复合正极材料；所述硫化亚铁复合正极材料表面包覆导电炭分子层，其中硫化亚铁活性物质的质量百分比为80～99％，导电炭分子包覆层的质量百分比为1～20％；本发明的硫化亚铁复合正极材料解决了硫化亚铁正极材料循环性能差的问题。

技术领域

本发明涉及一种锂电池复合正极材料的制备方法，尤其涉及一种高温制备硫化亚铁碳复合材料的制备方法，以及其在锂电池中的应用，属于化学电源领域。

背景技术

随着电子数字技术和3C电子掌上设备的快速发展，对电池的放电容量和使用寿命提出了更高的要求。常见的金属硫化物代表材料有多硫化钼、硫化镍、硫化锌、硫化铜、硫化亚铁和二硫化亚铁，其中尤其是二硫化铁和硫化亚铁具有极片压实密度大、能量密度高、结构稳定、价格低廉、原料丰富和环境友好等优点，是理想的电池正极材料。

目前，用作锂电池正极材料通常有二硫化亚铁、硫化亚铁、多硫化钼等金属硫化物材料，由于金属硫化物的电子导电性差和在放电产物体积膨胀的原因，电池循环性能欠佳，金属硫化物一般作为一次锂电池正极材料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是利用含碳高分子聚合物和金属硫化物在良性溶剂中机械混合均匀，通过在惰性气氛中高温加热于金属硫化物表面包覆导电碳层，提高电活性物质金属硫化物的电子导电性，并且能够在充放电过程中抑制金属硫化物的体积膨胀效应，实现了提供一种具有倍率性能好、循环寿命长的二次锂电池复合正极材料。该锂电池复合正极材料所组装得到的电池具有电压平台稳定、放电倍率高、循环性能好的优点。本发明还提供了相应的制备方法以及该复合正极材料在锂电池中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种锂电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将100质量份的二硫化亚铁或者硫化亚铁和1～50质量份的高分子聚合物分散于1～500质量份的高分子良性溶剂中，通过高能机械分散1～8h得到二硫化亚铁或者硫化亚铁高分子混合物，在惰性气体中于150～400℃之间加热1～8h，然后在800～950℃之间加热1～24h制备硫化亚铁复合正极材料。

进一步的，所述惰性气体为氮气或者氩气。

进一步的，所述高能机械分散为高能球磨分散、高速搅拌分散、超声波分散、喷雾分散和气流分散中的任一种。

进一步的，所述高分子聚合物指的是聚噻吩、聚苯胺、聚丙烯、酚醛树脂、聚丙烯腈、聚吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、明胶、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚环氧乙烷中的一种或多种，其平均分子量分布范围在5000-600000之间。

进一步的，所述高分子良性溶剂指的是二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、N,N- 二甲基乙酰胺、丙酮、乙醇、异丙醇、吡啶、四甲基乙二胺、丙酮、三乙胺、正丁醇、二氧六环、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、去离子水中的一种或多种。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明的锂电池复合正极材料，采用常见的低成本金属硫化物二硫化亚铁或者硫化亚铁与含碳高分子聚合物和高分子良性性溶剂以特定配比混合均匀，经过高温加热烧制后获得高电化学活性的二次锂电池正极材料，实现了高容量长寿命的二次锂电池。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明