[发明专利]一种聚苯胺包覆的正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于固态锂电池领域，一种聚苯胺包覆的正极材料及其制备方法和应用。所述聚苯胺包覆的正极材料的制备方法包括以下步骤：将LiCoOsubgt;2/subgt;与聚苯胺置于球磨罐中进行球磨；球磨后的混合物经过退火，冷却后得到所述聚苯胺包覆的正极材料。本发明的有益效果在于：本制备方法工艺简单，合成温度低，成本低，在提高LiCoOsubgt;2/subgt;材料的循环性能方面具有显著效果。

技术领域

本发明属于固态锂电池技术领域，尤其涉及一种聚苯胺包覆的正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，基于硫化物固态电解质(SSE)的全固态锂电池(ASSLB)因其具有较高的安全性和能量密度而受到越来越多的关注，然而ASSLB由于循环性能差和倍率性能差等问题限制了其商业应用。SSE电化学窗口较窄，与高压氧化物正极之间存在较大的电化学势差，导致空间电荷层形成和界面反应。此外，氧化物正极与SSE之间为固-固接触，界面接触差，导致界面阻抗大。因此，ASSLB的实际电化学性能十分有限。

正极材料的表面包覆是改善界面问题的有效手段，一些含锂氧化物如LiAlO₂、Li4Ti₅O₁₂、LiNbO₃等作为包覆材料被应用于正极材料的表面改性中。然而无机包覆材料通常呈颗粒状不均匀地包覆在正极材料的表面，且包覆层通常表现为机械脆性，循环过程中正极材料的膨胀和收缩易导致无机包覆层脱落，使正极材料与硫化物电解质发生直接接触，产生空间电荷层和界面反应，导致循环性能变差。

发明内容

针对现有技术的不足，为提升全固态锂电池的循环性能，本发明的目的在于提出一种聚苯胺包覆的正极材料及其制备方法和应用，聚苯胺具有较宽的电化学窗口，减少了正极材料与硫化物电解质之间的空间电荷层和界面反应，抑制了正极材料/电解质界面的形变，提高了电池的循环寿命。在制备方法上，本发明提出了一种球磨与退火结合的工艺，可获得较为均匀的聚苯胺包覆层。与现有技术相比，本发明的优点在于制备方法工艺简单，合成温度低，成本低，在提高固态电池循环性能方面具有显著效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种聚苯胺包覆的正极材料的制备方法，包括如下步骤：首先将LiCoO₂和聚苯胺粉末混合后球磨，然后将球磨后的混合物在150～300℃下退火，退火结束收后冷却，即制备得到所述聚苯胺包覆的正极材料。

优选的，所述退火的温度为200℃。

优选的，所述聚苯胺的M_w＝50 000。

优选的，所述LiCoO₂与聚苯胺的质量比为1:0.01～0.05。

优选的，所述球磨的转速为550～650rpm。

优选的，所述球磨的球料比为12～20:1。

优选的，所述球磨的时间为1～4h。

优选的，所述退火的时间为1.5～3h。

上述一种聚苯胺包覆的正极材料的制备方法制备得到的聚苯胺包覆的正极材料。

上述聚苯胺包覆的正极材料在制备固态锂电池正极材料中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明专利利用聚合物的柔韧性和附着能力构建高度连续的表面包覆层，有效抑制正极材料在循环过程中产生的形变，保持了正极材料/电解质界面的稳定性，提升ASSLB的电化学性能。其中导电聚合物聚苯胺是离子导电和电子导电的双导体，具有较宽的电化学窗口，可以减少正极材料与SSE之间空间电荷层和界面反应的形成，抑制正极材料/电解质界面的形变，是一种较好的正极包覆材料。

附图说明