[发明专利]一种在高镍三元正极材料表面构筑导电聚合物CEI膜的方法

说明书

本发明公开了一种在高镍三元正极材料表面构筑导电聚合物CEI膜的方法，包括以下步骤：(a)将聚苯胺加入含质子酸的溶液中进行处理得质子酸掺杂PANI；(b)将所述质子酸掺杂PANI、PEG分别加入有机溶剂中使其溶解得第一混合物；(c)将无机功能材料和高镍三元正极材料分别加入所述第一混合物中，进行搅拌、超声；待反应结束后，进行减压蒸馏、收集得到黑色物质，烘干即可。得到表面预构筑导电聚合物的高镍三元正极材料复合层，制备简便易行。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种正极材料表面改性的方法，具体涉及一种在高镍三元正极材料表面构筑导电聚合物CEI膜的方法。

背景技术

锂离子电池因其具有高电压、高能量密度和较长的循环寿命等诸多优点，已经占据了如今消费领域电子设备和动力电池的大部分市场。正极材料是限制锂离子电池发展的最主要瓶颈。

高镍三元层状正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(NCM)具有较高的比能量密度(＞270mAhg^-1)，是目前最主流的锂离子电池正极材料之一。而锂离子电池想要实现长续航和快速充电，就需要正极材料表现出更高的循环稳定性和热稳定性。然而，高镍NCM正极材料在循环过程中通常会出现容量快速衰减以及结构和表面形态退化。大量研究揭示高镍NCM正极材料失效机制涉及相变过程中的各向异性应变的累积引起产生晶间微裂纹以及在正极-电解液接触界面发生的有害副反应。因此，需要研究可以在高镍三元正极材料表面构筑导电聚合物CEI膜的方法以抑制上述产生的晶间微裂纹和有害副反应。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的缺陷，提供了一种在高镍三元正极材料表面构筑导电聚合物CEI膜的方法。

为达到上述目的，本发明提供一种在高镍三元正极材料表面构筑导电聚合物CEI膜的方法，包括以下步骤：

(a)将聚苯胺加入含质子酸的溶液中进行处理得质子酸掺杂PANI；

(b)将所述质子酸掺杂PANI、PEG分别加入有机溶剂中使其溶解得第一混合物；

(c)将无机功能材料和高镍三元正极材料分别加入所述第一混合物中，进行搅拌、超声；待反应结束后，进行减压蒸馏、收集得到黑色物质，烘干即可。

优化地，步骤(a)中，所述质子酸为磷酸和盐酸组成的混合酸，所述聚苯胺与所述混合酸的质量比为1：10～15。

进一步地，所述混合酸中盐酸和磷酸的体积比为1：1～3；

优选地，磷酸的浓度为85％，盐酸的浓度为36～38％。

优化地，步骤(a)中，将所述聚苯胺加入所述含质子酸的溶液中后，移入烧瓶中加热到40～80℃搅拌0.5～2h，随后超声；用孔径≤0.45μm的滤膜进行抽滤，去离子水洗涤至中性，干燥得质子酸掺杂PANI。

优化地，步骤(b)中，所述PEG为PEG1500/或PEG2000中的一种。

优化地，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或/和N,N-二甲基甲酰胺。

优化地，所述质子酸掺杂PANI和所述PEG的质量比为1：1，所述PEG和所述有机溶剂的比例为0.15～0.6g：20ml。

优化地，步骤(c)中，所述无机功能材料为选自多壁碳纳米管和双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的一种；

优选地，所述高镍三元正极材料为NCM811。

进一步地，步骤(c)中，所述无机功能材料、高镍三元正极材料与PEG的质量比为4～5：150～250：3。

进一步地，步骤(c)中，于50～70℃搅拌0.5～2h，超声5～20min。