[发明专利]一种具有p-型掺杂导电高分子涂层的正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有p‑型掺杂导电高分子涂层的正极材料及其制备方法，该制备方法包含以下步骤：a)按一定配比将过渡金属卤化物、导电高分子加入N‑甲基吡咯烷酮中，超声，使其均一分散，形成混合物A；b)将正极材料加入去离子水中，进行机械搅拌使其形成均一的混合物B；c)在不断搅拌的情况下，将混合物A加入混合物B中继续搅拌；重复水洗、抽滤，热处理得到具有p‑型掺杂导电高分子涂层的正极材料。这种涂层既有导电高分子的高电导率，又有过渡金属元素的优异的电性能，同时作为物理屏障阻隔正极材料与电解液接触，抑制副反应。该方法过程工艺简单，改性后的正极材料循环稳定性和倍率性能优异。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，更具体的说是涉及一种具有p-型掺杂导电高分子涂层的正极材料及其制备方法。

背景技术

在国家一系列政策的大力支持下，新能源汽车行业得到了大力发展。电动汽车的长续航和快速充电需要高性能的锂离子电池来实现，而正极材料是其中最重要的组件之一。但正极材料在循环过程中易破裂，与电解质之间存在持续的副反应，严重损害了电池的循环寿命和倍率性能。表面包覆是常见的改性方法，能够减小应力，增加液体电解质的润湿性并降低界面电荷转移阻力，减少副反应，从而有效优化正极材料。但常见的包覆剂大多属于半导体或绝缘体，包覆后会降低材料的电子导电率，影响材料倍率性能。此外，不同的包覆厚度与包覆均匀性对材料的电性能影响不同，应控制包覆层均匀且薄以获得更优异的电性能。因此寻求更为有效的正极材料改性方法，来提高正极材料的使用寿命及倍率性能对促进锂离子电池的发展具有积极作用。

发明内容

本发明目的是提供一种具有p-型掺杂导电高分子涂层的正极材料的制备方法，该方法制备的正极材料表面是均匀且薄的涂层，由导电高分子与过渡金属卤化物两部分组成。这种涂层既有导电高分子的高电导率，又有过渡金属元素的优异的电性能，同时作为物理屏障阻隔正极材料与电解液接触，抑制副反应。该方法过程工艺简单，改性后的正极材料循环稳定性和倍率性能优异。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有p-型掺杂导电高分子涂层的正极材料的制备方法，包含以下步骤：

a)按一定配比将过渡金属卤化物、导电高分子加入N-甲基吡咯烷酮中，超声，使其均一分散，形成混合物A；

b)将正极材料加入去离子水中，进行机械搅拌使其形成均一的混合物B；

c)在不断搅拌的情况下，将混合物A加入混合物B中继续搅拌；

d)重复水洗、抽滤，热处理得到具有p-型掺杂导电高分子涂层的正极材料。

优选的，所述正极材料选自镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴锰酸铝(NCA)、层状镍锰酸锂(LNMO)、镍酸锂(LNO)中的任意一种。

优选的，所述过渡金属卤化物为p型掺杂剂，选自NbF₅、TaF₅、MoF₅、WF₅、RuF₅、PtCl₄、TiCl₄中的一种或几种。

更优选的，所述步骤中，过渡金属卤化物选择WF₅、TiCl₄中的一种或两种。

p型掺杂剂在对高分子进行掺杂时，导电高分子长链结构中存在单个不能配对的p离子(一种类似自由基的电子，又称偶极子或孤子)，p离子的存在与跃迁使其具有了导电性。p离子的形成相当于在导带中注入一个电子或从价带中拉出一个电子。过渡金属卤化物具有未充满的价层d轨道，电子构型中有不少单电子，较容易失去，具有电化学活性，在正极材料起到表面修饰和保护储锂活性电极作用，改善循环作用。

优选的，所述导电高分子选自聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚亚苯基、聚苯乙炔、聚苯胺中的一种或几种。