[发明专利]一种碳/导电聚合物包覆三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳/导电聚合物包覆三元正极材料及其制备方法，涉及锂离子正极材料技术领域，包括以下步骤：将三元正极材料放入等离子体反应炉中，抽真空，升温，通入碳源和惰性气体，进行等离子体处理，得到碳包覆的三元正极材料；再将其放入由氨水、过氧化氢和水组成的混合溶液中，升温并搅拌分散，停止搅拌继续保温反应，洗涤，过滤，干燥，得表面富羟基化的碳包覆的三元正极材料；再将其分散到含导电聚合物的极性溶剂中，升温并搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，即得碳/导电聚合物双包覆三元正极材料。本发明通过双层包覆提高三元正极材料的结构稳定性，提高其导电性，改善倍率和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子正极材料技术领域，尤其涉及一种碳/导电聚合物包覆三元正极材料及其制备方法。

背景技术

能源危机和环保问题成为了当今人们极为关注的两个问题，因此提倡大力发展新能源以解决上述问题。锂离子电池作为新能源的一种，同时也是电动汽车的主要动力而获得了快速发展，目前对锂离子电池的功率密度和能量密度提出了更高的要求。正极材料的性能对锂离子电池的性能具有重要的影响，现有的三元正极材料具有比容量大(＞250mAh/g)、充放电电压范围宽以及价格低廉等优点，被认为是最有潜力的下一代正极材料。但是三元正极材料的离子电导率及电子电导率差，因而存在倍率性能、循环性能差的缺陷。

针对上述缺陷，主要通过以下两种材料改性的方法来解决：一个是元素掺杂，另一个是表面包覆。元素掺杂主要是金属阳离子和氟阴离子掺杂，可一定程度上增强材料的结构稳定性，但是存在掺杂不均匀，掺杂元素分布在材料颗粒表面和体相，易形成杂相，而且元素掺杂并不能解决材料在高电压下的析氧问题；表面包覆技术是在富锂三元正极材料表面包覆一层保护层，该保护层电化学惰性，可一定程度上抑制材料高电压充放电造成的结构坍塌，缓解电解液对电极材料的腐蚀，同时提高材料的导电性，但现有技术中存在包覆不均匀，三元正极材料的结构稳定性提升不明显，在较宽的电压范围内充放电就会导致材料析氧严重，降低容量和结构稳定性，另外还存在工艺复杂同时形成大量有毒害的工业废水等问题。

鉴于此，实有必要提供一种三元正极材料改性方法以克服以上缺陷。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种碳/导电聚合物包覆三元正极材料及其制备方法，通过对三元正极材料双包覆改善了其结构稳定性、电子和离子电导率，具有良好的倍率性能和循环性能。

本发明提出的一种碳/导电聚合物包覆三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、碳包覆：将三元正极材料放入等离子体反应炉中，抽真空，升温，通入碳源和惰性气体，进行等离子体处理，得到碳包覆的三元正极材料；

S2、羟基化修饰：将碳包覆的三元正极材料放入由氨水、过氧化氢和水组成的混合溶液中，升温并搅拌分散，停止搅拌继续保温反应，洗涤，过滤，干燥，得表面富羟基化的碳包覆的三元正极材料；

S3、将导电聚合物单体分散在极性溶剂中，得到聚合物改性液；将表面富羟基化的碳包覆的三元正极材料分散到聚合物改性液中，升温并搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，即得碳/导电聚合物双包覆三元正极材料。