[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池

说明书

本发明公开了一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池，涉及电池技术领域；该复合正极材料包括内核和包裹于内核外周向的壳体，内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，壳体为氟化并五苯化合物。一方面，共轭有机材料导电性能好，能减少电荷传递的阻力，使电池极化更小，循环性能更优异；同时，碱金属离子的嵌入能补充充放电过程损失的碱金属，以提高电池的循环性能、比容量以及首效性能；另一方面，氟化并五苯化合物的电子迁移率和电负性高，可提升材料的导电性能，提高碱金属离子的传输速率，以进一步地提高电池的循环性能、比容量以及首效性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种复合正极材料及其制备方法、正极片和电池。

背景技术

二次电池作为绿色化学电源之一，受到了科研人员的广泛重视。然而，现在二次电池尚处于初步研究阶段，因而仍存在许多亟待解决的技术问题。其中，新型正极材料的合成及其在电池体系中的电化学性能研究是二次电池研究的重要方向之一。

到目前为止，二次电池正极主要集中于可嵌入材料的研究，锂离子电池常用的正极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元等。相对于锂离子电池而言，钠离子电池的Na⁺的电荷密度大，且溶剂化更为严重，因而可用于锂二次电池的正极材料大多不能直接应用于钠二次电池。

目前，钠二次电池正极主要集中于可嵌入材料的研究，例如过渡金属氧化物、普鲁士蓝、聚阴离子型等。且现有的钠二次电池存在难以同时保证比容量、循环性能以及首效性能。

鉴于此，特提出本发明。

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，该复合正极材料能同时提高电池的比容量、循环性能以及首效性能。

本发明的目的还在于提供一种正极片，其包括上述的复合正极材料。因此，其也能同时提高电池的比容量、循环性能以及首效性能。

本发明的目的还在于提供一种电池，其包括上述的正极片。因此，该电池也具有比容量、循环性能以及首效性能均较高的优点。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种复合正极材料，包括：

内核和包裹于内核外周向的壳体，内核为嵌设有碱金属离子的共轭有机材料，壳体为氟化并五苯化合物。

在可选的实施方式中，所述共轭有机材料为1,2,5,6,9,10-六苯并苯异己酮，分子式为1,2,5,6,9,10-coronenehexone；或者，所述共轭有机材料为并五苯的羰基衍生物。

在可选的实施方式中，所述共轭有机材料为并五苯的羰基衍生物，且所述并五苯的羰基衍生物为5,7,12,14-并五苯四酮或6,13-并五苯二酮。

在可选的实施方式中，碱金属离子为锂离子或钠离子；和/或，氟化并五苯化合物为全氟化并五苯；和/或，壳体的质量占整个复合正极材料质量的1-10%。

第二方面，本发明提供一种前述实施方式中任一项的复合正极材料的制备方法，包括：

将碱金属离子沉积在共轭有机材料的表面得到内核；

将氟化并五苯化合物包覆于内核的表面得到复合正极材料。

在可选的实施方式中，将碱金属离子沉积在共轭有机材料的表面得到内核的步骤包括：

将含有共轭有机材料的溶液涂布于基材上并烘干得到中间体，且含有共轭有机材料的溶液包括质量比为（0.5-2）：（8-10）：（0.5-2）：（15-20）的粘结剂、溶剂、导电剂和共轭有机材料；

将中间体连接放电仪器的正极作为正极，放电仪器的负极连接碱金属作为负极，将正极和负极伸入溶解有碱金属盐的有机溶剂中进行电化学沉积使碱金属离子沉积在共轭有机材料的表面得到内核。