[发明专利]一种有机物支撑富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种有机物支撑富锂锰基正极材料的制备方法，所述制备方法包括富锂锰基微纳米颗粒经表面处理剂进行表面处理，表面处理后的富锂锰基微纳米颗粒经硅烷偶联剂进行有机物包覆处理，得到的有机物包覆混合液随后进行造粒，得到所述有机物支撑富锂锰基正极材料；所述制备方法能够减少导电材料包覆聚苯胺时产生的颗粒团聚现象，而且可实现富锂锰基和聚苯胺的原位复合，提升了富锂锰基材料的结构强度。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种有机物支撑富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

随着各种电子产品以及新能源电动车的广泛使用，各种材料的电池成为研究热门，应用最为广泛的锂离子电池中，富锂锰基正极材料由于其放电比容量高(2-4.8V发挥250mAh/g以上的比容量)、优秀的循环性能、成本低、环境友好等特点，是极具潜力的下一代锂离子电池用正极材料。富锂锰基正极材料的分子式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中M为过渡金属(Mn、Ni、Co、Ni-Mn等)。富锂锰基正极材料在充放电过程中表现出较好的循环稳定性和较高的充放电容量，但其实际应用仍存在几个问题：首次循环不可逆容量高达40-100Ah/g，倍率性能差，1C容量在200mAh/g以下；高充电电压引起电解液分解，使得循环性能不够理想。为了提高富锂正极材料的电化学性能，寻找宽松的合成条件，解决锂离子电池的安全性问题，目前主要在材料制备上进行改善。一般通过表面修饰、体相掺杂和颗粒纳米化来提高其电化学性能。

CN112234176A公开了一种改进富锂锰基材料前驱体制备方法，通过双体系共沉淀法制备得到氟和镁共掺杂的富锂锰基前驱体，能够将镁离子和氟离子均匀掺杂于富锂锰基材料中。该发明还提供了上述制备方法制备得到的富锂锰基前驱体以及由该富锂锰基前驱体制备得到的富锂锰基正极材料和包含该正极材料的锂离子电池。该发明的制备方法制备得到的富锂锰基正极材料可有效提升材料晶型稳定性和抑制电压衰减，制备得到的锂离子电池具有很好的电化学性能。改造富锂锰基正极材料。但是由于制备过程中使用含氟化合物，危险程度高，环境污染大。

CN113066971A公开了一种富锂锰基正极材料的气相包覆方法，包括以下步骤：A)将富锂锰基正极材料与聚合物碳材料不接触的置于同一容器中，在保护性气体气氛下，加热使所述聚合物碳材料热解；B)将所述步骤A)得到的材料水洗后干燥，得到有机碳层包覆的富锂锰基正极材料。该发明采用有机聚合物热解气相产物对富锂锰基正极材料表面进行包覆，气固接触使该方法得到的有机碳包覆层均匀度极高，可有效避免固固包覆存在的包覆不均匀问题；包覆的有机碳层可有效抑制电解液对正极材料表面侵蚀，缓解材料表面Mn等过渡金属离子溶解，同时抑制电解液氧化分解；包覆层均匀致密，可有效抑制首轮放电过程中氧气溢出，改善材料循环性能。该方法采用有机碳层包覆，提升了富锂锰基正极材料的导电性能，但是有机碳层包覆的电极材料颗粒容易破碎，机械强度不高。

CN108172759A公开了一种聚苯胺包覆三元正极材料及其制备方法、电池正极以及锂电池，该聚苯胺包覆三元正极材料的制备方法包括：将三元正极材料、聚苯胺和分散剂的混合物进行球磨后干燥。该电池正极，其由上述的聚苯胺包覆三元正极材料制备得到。该锂电池，其包括：正极、负极、隔膜、导电剂以及电解液，其正极由上述的聚苯胺包覆三元正极材料制备得到。通过将分散剂、聚苯胺以及三元正极材料的混合物通过球磨的方式来达到聚苯胺对三元正极材料的包覆，使得聚苯胺对材料的包覆性能更好，进而达到不仅可以提高电池的循环性能，同时还可以更好地利用聚苯胺的电化学性能，进一步改善三元正极材料的电化学性能。但该方法采用球磨生产颗粒，生产效率低下，且颗粒结构较松散，导电材料与包覆层压实低，易碎。

上述方法对富锂锰基材料针对导电性能和结构强度的制备方法的改进，存在着污染环境、效果不佳等缺点，需要在目前的基础上继续改进以解决导电性不佳和机械强度差等问题。

发明内容