[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将吡咯单体、支持电解质和溶剂混合得到吡咯溶液；(2)将步骤(1)得到的吡咯溶液和正极活性材料混合，通过电化学方法进行聚合，得到所述复合正极材料。本发明通过电化学方法在正极活性材料表面原位聚合生成聚吡咯包覆层，可以明显提高正极活性材料的结构稳定性、热稳定性和高温循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种复合正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、工作范围宽等优点，因此在便携式电子设备、电动汽车、空间技术等领域需求巨大、引人注目。随着市场对电动汽车续航里程需求的提高，锂离子电池要求具有更高的能量密度、安全性能及其倍率性能。而目前市场化的正极材料能量密度偏低，限制其在一些领域的推广。所以提高锂离子电池三元正极材料的比容量及其倍率性能成为目前研究的热点。

针对市场需求，锂离子电池正极材料主要采用掺杂、包覆、优化合成工艺等来提高性能。包覆技术是目前应用最广、效果最佳的方法之一，即通过在正极材料表面包覆一层氧化物或其它盐类物质来提高其比容量、循环性能和倍率性能等。一般来说，利用包覆材料是一种有效改善层状高镍正极材料延长循环稳定性的方法，常见的包覆层一般包括惰性包覆层、残碱清除剂包覆层或电子/离子导体包覆层，但是这些包覆层的作用单一，部分可以作为锂离子的导体，部分可以作为电子的导体，并不能很好地结合各自的优点来改善高镍正极材料的电化学性能。

CN113178560A公开了一种包覆金属氧化物的NCM三元电极材料及其制备方法与锂离子电池。所述制备方法包括如下步骤：(1)混合有机金属盐溶液和粘结剂，搅拌后得到凝胶；(2)在搅拌条件下混合石墨烯和步骤(1)所得凝胶，静止后得到石墨烯凝胶；(3)混合三元正极材料和步骤(2)所得石墨烯凝胶，震荡搅拌后得到悬浊液；(4)过筛处理步骤(3)所得悬浊液，对所得过筛后物料依次进行喷雾干燥和热处理，得到包覆金属氧化物的NCM三元电极材料。

CN113206238A公开了一种NCM三元正极材料及其制备方法与锂离子电池，所述制备方法包括如下步骤：(1)混合钛源、有机溶剂和模板剂，搅拌后得到含钛溶液；(2)搅拌条件下混合三元正极材料和去离子水，辅以超声震荡后得到悬浊液；(3)搅拌条件下将步骤(1)所得含钛溶液匀速注入步骤(2)所述悬浊液中，离心分离后得到固体物料；(4)依次对步骤(3)所得固体物料进行洗涤、干燥以及热处理后得到包覆TiO₂的NCM三元正极材料。

上述方案所述三元正极材料存在有稳定性差、导电性能差或高温循环性能差的问题，因此，开发一种稳定性好、导电性能好且高温循环性能较好的正极材料是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合正极材料及其制备方法和应用，本发明通过电化学方法在正极活性材料表面原位聚合生成聚吡咯包覆层，可以明显提高正极活性材料的结构稳定性、热稳定性和高温循环性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将吡咯单体、支持电解质和溶剂混合得到吡咯溶液；

(2)将步骤(1)得到的吡咯溶液和正极活性材料混合，通过电化学方法进行聚合，得到所述复合正极材料。

本发明通过电化学方法在正极材料表面发生原位聚合反应生成聚吡咯包覆层，电化学方法制得的聚吡咯包覆层厚度可控，稳定性好且高温循环性能好。