[发明专利]一种实现电极材料表面改性的可控方法

说明书

本发明公开了一种实现电极材料表面改性的可控方法，包括如下步骤：(1)将可溶性金属盐加入乙醇中，搅拌均匀得到溶液A；(2)将具有至少两个相邻酚羟基的有机物络合剂加入至乙醇与具有至少两个羟基的醇或醇类聚合物形成的混合溶剂中，搅拌均匀得到非水络合剂溶液B；(3)将电极材料加入至非水络合剂溶液B中，搅拌均匀得到悬浊液C；(4)将溶液A加入至悬浊液C中，搅拌均匀，经固液分离、洗涤、干燥，得到表面均匀包覆金属离子络合物层的电极材料；(5)将表面均匀包覆金属离子络合物层的电极材料煅烧即可得到表面改性的电极材料。本发明可以实现电极材料表面的均匀包覆或掺杂，赋予了电极材料更优的性能。

技术领域

本发明涉及一种实现电极材料表面改性的可控方法，特别涉及一种实现电极材料表面均匀掺杂或包覆的可控方法，属于能源材料与电化学技术领域。

背景技术

近年来，我国新能源汽车产销量的双丰收带动了整个上下游产业链快速发展，特别是对锂离子动力电池的需求量不断攀升。现有的大部分锂离子电池都不具有比容量高、充电效率高、循环寿命长的优点，实际容量远达不到理论容量，因此，技术上的革新是十分迫切的，开发新型性能优异的锂离子电池电极材料是研究者们当前需要重点努力的方向。

正极材料的结构稳定性与使用循环寿命与电压衰减等问题仍然需要进一步提升。由于循环过程中过渡金属离子溶解与电极材料表面的钝化层的生成等表面问题是正极材料研究不可忽视的问题，表面包覆与掺杂是目前常用的改性手段，原子沉积(ALD)技术虽能实现精准可控的厚度沉积，但对基底有一定的选择性，且工艺复杂，设备昂贵。

而锂离子电池负极材料朝着高比容量、长循环寿命和低成本方向进展，包括金属基(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等)等在内的负极材料，具有体积变化小、循环寿命长和安全性好，比表面积、高的导电性、化学稳定性等显著优势。然而在充放电过程中由于体积变化而造成的脱落与电极界面与电解液发生的副反应会造成循环性能下降和容量衰减。目前研究表面包覆与掺杂对材料的界面稳定性，结构稳定性，电子电导率与分散性等都有明显的提升。

表面包覆改性创建一个表面层作为缓冲区域，以避免活性材料和电解质溶剂之间直接接触，同时允许锂离子在溶液和活性物质之间迁移，以减缓氧的释放和过渡金属离子的溶解。此外对电极表面进行离子掺杂，不仅有助于稳定表面结构，减少活性材料与电解质界面副反应，提升电化学性能的同时也避免了因非电化学活性离子取代造成的容量损失。但表面改性的均匀性，包覆与掺杂物种量的可控性，基底的选择性，操作工艺的简便性与设备成本的控制仍然具有很大的挑战。

因此开发一种掺杂或包覆均匀且量精准可控，安全性高，操作简单，成本低且基底适用性强的表面改性方法，这将对锂离子电池及其相关产业的发展具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决现有电极材料表面改性过程中存在的问题，本发明的目的是提供一种工艺简单可控、基底适用性强的实现电极材料表面改性的可控方法，可以实现电极材料表面的均匀包覆或掺杂。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种实现电极材料表面改性的可控方法，包括如下步骤：

(1)将可溶性金属盐加入乙醇中，搅拌均匀得到溶液A；

(2)将具有至少两个相邻酚羟基的有机物络合剂加入至乙醇与具有至少两个羟基的醇或醇类聚合物形成的混合溶剂中，搅拌均匀得到非水络合剂溶液B；

(3)将电极材料加入至非水络合剂溶液B中，搅拌均匀得到悬浊液C；

(4)将溶液A加入至悬浊液C中，搅拌均匀，经固液分离、洗涤、干燥，得到表面均匀包覆金属离子络合物层的电极材料；

(5)将表面均匀包覆金属离子络合物层的电极材料煅烧即可得到表面改性的电极材料。