CN107316994B - 一种锂离子电池正极材料的制备方法及采用该方法制备得到的锂离子电池正极材料 - Google Patents

一种锂离子电池正极材料的制备方法及采用该方法制备得到的锂离子电池正极材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于储能研究领域,特别涉及一种锂离子电池正极材料制备方法,所述方法主要包括步骤1,将动力源物质1、纳米正极一次颗粒、石墨颗粒干混,直至混合均匀;步骤2,加入电解液1后继续混合,形成离子通道,此时在动力源物质的作用下,将对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;在混合的作用力下,纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;或者步骤1’,将纳米正极一次颗粒、石墨颗粒、电解液2混合均匀待用;步骤2’,将动力源物质2与步骤1’得到的产物组装成对电极,在两电极之间施加电流,对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;之后纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;步骤3,填充完成后,去除电解液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料。使用该方法制备锂离子电池正极时,可以实现石墨颗粒片层开口与纳米正极一次颗粒填充同时进行,使得填充进行得更加顺利,从而确保该锂离子电池正极材料具有优良的电化学性能。

Description

一种锂离子电池正极材料的制备方法及采用该方法制备得到 的锂离子电池正极材料
技术领域
本发明属于储能材料技术领域,特别涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法及采用该方法制备得到的锂离子电池正极材料。
背景技术
锂离子电池以其快速充放电、低温性能好、比能量大、自放电率小、体积小、重量轻等优势,自其诞生以来,便给储能领域带来了革命性的变化,被广泛应用于各种便携式电子设备和电动汽车中。然而随着人们生活水平的提高,更高的用户体验对锂离子电池提出了更高的要求:更长的待机时间、更加快速的充放电速度等;为了解决上述问题必须寻找新的性能更加优异的电极材料。
目前商业化的锂离子电池正极材料,基本均为半导体或绝缘体,材料颗粒本身的导电性能非常差,为了解决上述问题,现有技术主要有将材料颗粒纳米化之后造球得到二次颗粒结构、一次颗粒造球过程中加入具有优良导电性能的导电材料等等,以提高正极材料整体颗粒的导电性能;同时采用包覆技术,对材料表面进行包覆,从而增加材料表面的导电性能。
然而纳米结构的一次颗粒极易团聚,分散难度大;而常用的导电剂材料,通常尺寸均较小(纳米级),且比表面积较大,分散难度更大。但时,要最大化导电剂的导电效果以及制备性能更加优良的锂离子电池正极二次颗粒材料,必须确保纳米一次颗粒与导电剂均匀分散。同时,纳米结构的一次颗粒与导电剂之间的接触面积较小、缝隙较大,因此接触电阻相对较大,制备出来的正极材料成品内部电阻较大,从而影响以其为正极材料的锂离子电池的电化学性能发挥(主要表现为阻抗大、极化大、发热严重)。
有鉴于此,确有必要提出一种锂离子电池正极材料及其制备方法,其能够将两种分散难度均较大的材料(纳米一次颗粒、导电剂)均匀分散,同时确保两者之间紧密连接在一起,从而制备得到性能优良的锂离子电池正极材料。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供的一种锂离子电池正极材料制备方法,所述方法主要包括步骤1,将动力源物质1、纳米正极一次颗粒、石墨颗粒干混,直至混合均匀;步骤2,加入电解液1后继续混合,形成离子通道,此时在动力源物质的作用下,将对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;在混合的作用力下,纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
或者
步骤1’,将纳米正极一次颗粒、石墨颗粒、电解液2混合均匀待用;步骤2’,将动力源物质2与步骤1’得到的产物组装成对电极,在两电极之间施加电流,对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;之后纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
步骤3,填充完成后,去除电解液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料。
使用该方法制备锂离子电池正极时,可以实现石墨颗粒片层开口与纳米正极一次颗粒填充同时进行,使得填充进行得更加顺利,从而确保该锂离子电池正极材料具有优良的电化学性能。
本发明适用于储能研究领域的、所有需要一次颗粒造球得到二次颗粒结构的材料,具体包括锂离子正极材料、锂离子负极材料(如石墨、硅碳、钛酸锂、合金负极等等)以及其他电池电容器材料(如锂空气电池、燃料电池、钠离子电池、锌离子电池等等)。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种锂离子电池正极材料的制备方法,主要包括如下步骤:
步骤1,将动力源物质1、纳米正极一次颗粒、石墨颗粒干混,直至混合均匀;
步骤2,加入电解液1后继续混合,形成离子通道,此时在动力源物质的作用下,将对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;在混合的作用力下,纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
或者
步骤1’,将纳米正极一次颗粒、石墨颗粒、电解液2混合均匀待用;
步骤2’,将动力源物质2与步骤1’得到的产物组装成对电极,在两电极之间施加电流,对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;之后纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
步骤3,填充完成后,去除电解液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,步骤1所述动力源物质1为预嵌锂负极材料(如嵌锂石墨、嵌锂硅基材料、富锂材料等)或/和金属锂材料;所述纳米一次颗粒包括纳米钴酸锂、纳米锰酸锂、纳米磷酸铁锂、纳米镍钴锰、纳米镍钴铝、纳米镍酸锂、纳米锂钒氧化物、纳米富锂正极材料中的至少一种。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,步骤2中所述电解液1中包括溶质和溶剂,所述溶剂中包括石墨插层或/和剥离功能组分;步骤1’中所述电解液2中包括溶质和溶剂,所述溶剂中包括石墨插层或/和剥离功能组分。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,所述溶质为锂离子电池电解液溶质;所述溶剂中包含有碱金属元素、碱土金属元素、金属氯化物(如ZrCl4,CrCl3,CoCl3等)、氯化物(如MoF6,WF6等)、稀土元素(如Sm,Eu,Tm,Yb等)、卤素元素(如F,Cl等)、赝卤素(如Br2,ICl,IF5等)、强酸(如H2SO4、HNO3等)、碳酸丙烯酯中的至少一种。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,步骤2’中所述的动力源物质2包括富锂物质或/和作为电极材料的金属物质;所述富锂物质包括LiM1O2、LiMn2- XM2xO4、LiNixM31-xO2、Li3-xM4xN、LiFePO4、Li2FeO4、Li7-xMnxN4、Li3-xFexN2、Li2S、Li2S2和LiNixMnyCozO2中的至少一种,其中,M1为Co、Ni、Mn、Cu、Cr和Fe中的至少一种,M2为Ni、Co、Cu、Cr、Fe和V中的至少一种,M3为Co、Mn、Cu、Cr、Fe、V、La、Al、Mg、Ga和Zn中的至少一种,M4为Co、Ni、Cu、Cr和V中的至少一种,x+y+z=1,x、y、z均不小于零;所述作为电极材料的金属物质包括金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属铝、金属锌中的至少一种。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,还可以向步骤1或步骤1’中添加表面活性物质、导电剂组分;
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,所述表面活性剂包含润湿剂、分散剂、渗透剂、增溶剂、助溶剂、潜溶剂中的至少一种;所述导电剂组分包括超级导电碳、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑、导电碳黑中的至少一种。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,还可以向步骤1或步骤1’中添加聚合物单体;此时,完成填充后,需要引发单体聚合,之后再进行步骤3。
作为本发明所述锂离子电池正极材料制备方法的一种改进,聚合物单体包括丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种;所述引发反应添加引发剂,所述引发剂异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。
本发明还包括一种锂离子电池正极材料,所述锂离子电池正极材料,包括核结构和壳结构,所述核结构为二次颗粒结构,且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述多孔主导电网络孔结构中的纳米一次颗粒;所述主导电网络为石墨部分剥离得到的、石墨片层之间开口且片层与片层之间连接在一起的多孔结构;所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间紧密连接在一起。
本发明的优点在于:
1.使用电化学方法对石墨颗粒进行剥离,得到片层之间开口的多孔石墨;电化学剥离方法较为温和,容易控制剥离程度(通过控制剥离电流、剥离时间等进行精确控制),确保石墨片层之间剥出开口的同时又不被彻底剥离脱落;
2.使用本发明方法制备锂离子电池正极时,可以实现石墨颗粒片层开口与纳米一次颗粒填充同时进行,即石墨片层开口一点,纳米一次颗粒填充一点;这种填充方法可以防止填充过程中纳米颗粒将石墨片层向内压弯折进而导致孔洞通道堵塞无法进行充分填充;因此填充进行得更加顺利且填充更加充分,从而确保该锂离子电池正极材料具有优良的电化学性能;
3.本发明还可以使用粘度非常低的高分子单体作为搅拌分散的反应物,可以极大的降低分散难度,使得高分子单体均匀分散于纳米一次颗粒表面;
4.本发明使用高分子单体原位聚合、之后碳化构建导电网络,可以将纳米一次颗粒、导电剂组分等二次颗粒内部各组分紧密的粘接在一起,从而确保每个一次颗粒的电化学性能在循环过程中均能充分的发挥出来。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
比较例,制备颗粒直径为10μm的磷酸铁锂二次颗粒材料;
步骤1,混合:将粒径为100nm的磷酸铁锂、导电炭黑、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮以(质量比为:磷酸铁锂:导电炭黑:十二烷基硫酸钠:聚乙烯吡咯烷酮=94:4.9:1:0.1)及NMP(固含量为0.5%)混合搅拌10h,得到浆料。
步骤2,二次颗粒制备:调节喷雾干燥条件,制备得到颗粒直径为10μm的磷酸铁锂二次颗粒;之后进行包覆、碳化得到成品锂离子电池正极材料。
实施例1,与比较例不同之处在于,本实施例包括如下步骤:
步骤1,将金属锂粉、直径为100nm的磷酸铁锂、粒径为6μm的石墨颗粒干混,直至均匀;
步骤2,选择六氟磷酸锂为盐、PC为溶剂的电解液,加入上述混合物中继续搅拌,此时在金属锂粉的作用下,PC将对石墨颗粒进行剥离,形成开口结构,同时正极一次颗粒将填充进入口结构中;
步骤3,填充完成后,去除电解液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料。
其余与比较例相同,不再赘述。
实施例2,与比较例不同之处在于,本实施例包括如下步骤:
步骤1,将直径为100nm的磷酸铁锂、粒径为6μm的石墨颗粒、六氟磷酸锂为盐PC为溶剂的电解液混合捏合,直至均匀;
步骤2,以磷酸铁锂为动力源物质组装对电极,之后与步骤1得到的物质组成对电极,接通外电路,使用1A的电流充电,对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;之后纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
步骤3,填充完成后,去除电解液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料。
其余与比较例相同,不再赘述。
实施例3,与实施例1不同之处在于,本实施例包括如下步骤:
步骤1,将金属锂粉、直径为100nm的磷酸铁锂、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、粒径为6μm的石墨颗粒干混捏合,直至均匀;
步骤2,选择六氟磷酸锂为盐、PC为溶剂的电解液,加入上述混合物中继续搅拌,此时在金属锂粉的作用下,PC将对石墨颗粒进行剥离,形成开口结构,同时正极一次颗粒将填充进入开口结构中;
步骤3,将过氧化苯甲酸特丁酯溶解于PC中形成引发剂溶液,待步骤3所述的填充完成后,加入引发剂溶液,提高温度,促使聚合物单体发生聚合反应,在正极一次颗粒与多孔石墨骨架之间形成聚合物网络结构;
步骤4,去除电解液组分,进行包覆、碳化(同时也将聚合物碳化),得到锂离子电池正极材料。
其余与实施例1相同,不再赘述。
实施例4,与实施例1不同之处在于,本实施例包括如下步骤:
步骤1,将金属锂粉、直径为100nm的磷酸铁锂、直径为100nm的钴酸锂(质量比为磷酸铁锂:钴酸锂=9:1),甲基丙烯酸甲酯、PVP、十二烷基苯磺酸钠、粒径为6μm的石墨颗粒干混捏合,直至均匀;
步骤2,选择六氟磷酸锂为盐、PC为溶剂的电解液,加入上述混合物中继续搅拌,此时在金属锂粉的作用下,PC将对石墨颗粒进行剥离,形成开口结构,同时正极一次颗粒将填充进入开口结构中;
步骤3,将过氧化苯甲酸特丁酯溶解于PC中形成引发剂溶液,待步骤3所述的填充完成后,加入引发剂溶液,提高温度,促使聚合物单体发生聚合反应,在正极一次颗粒与多孔石墨骨架之间形成聚合物网络结构;
步骤4,去除电解液组分,进行包覆、碳化(同时也将聚合物碳化),得到锂离子电池正极材料。
其余与实施例1相同,不再赘述。
实施例5,与实施例1不同之处在于,本实施例包括如下步骤:
步骤1,将预嵌锂石墨、直径为100nm的磷酸铁锂、粒径为6μm的石墨颗粒干混,直至均匀;
步骤2,选择氯磺酸为剥离物质,向其中缓慢加入浓硫酸得到混合液,再加入上述混合物中继续搅拌,氯磺酸将对石墨颗粒进行剥离,形成开口结构,同时正极一次颗粒将填充进入口结构中;
步骤3,填充完成后,去除酸液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料。
其余与比较例相同,不再赘述。
实施例6,与实施例3不同之处在于,本实施例包括如下步骤:
步骤1,将金属锂粉、直径为100nm的镍钴锰(NCM)、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、粒径为6μm的石墨颗粒干混捏合,直至均匀;
步骤2,选择六氟磷酸锂为盐、PC为溶剂的电解液,加入上述混合物中继续搅拌,此时在金属锂粉的作用下,PC将对石墨颗粒进行剥离,形成开口结构,同时正极一次颗粒将填充进入开口结构中;
步骤3,将过氧化苯甲酸特丁酯溶解于PC中形成引发剂溶液,待步骤3所述的填充完成后,加入引发剂溶液,提高温度,促使聚合物单体发生聚合反应,在正极一次颗粒与多孔石墨骨架之间形成聚合物网络结构;
步骤4,去除电解液组分,进行包覆、碳化(同时也将聚合物碳化),得到成品镍钴锰(NCM)材料。
其余与实施例3相同,不再赘述。
电池组装:将比较例、各实施例制备得到的正极材料与导电剂、粘接剂、溶剂搅拌得到电极浆料,之后涂敷在集流体上形成正极电极;将正极电极与负极电极(石墨为活性物质)、隔离膜组装得到裸电芯,之后入袋进行顶侧封、干燥、注液、静置、化成、整形、除气得到成品电池。
材料性能测试:
克容量测试:在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例硅碳材料制备得到的电芯进行克容量测试:静置3min;0.2C恒流充电至4.2V,4.2V恒压充电至0.05C;静置3min;0.2C恒流放电至3.0V,得到放电容量D1;静置3min;0.2C恒流放电至3.85V;静置3min之后完成容量测试,D1除以负极电极片中硅碳材料的重量,即得到负极克容量,所得结果见表1。
内阻测试:在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例中磷酸铁锂材料制备得到的电芯进行内阻测试:静置3min;1C恒流充电至3.85V,3.85V恒压充电至0.1C;静置3min;再采用电化学工作站,测试电芯的DCR值,所得结果见表1。
倍率性能测试:在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例硅碳材料制备得到的电芯进行倍率性能测试:静置3min;0.2C恒流充电至4.2V,4.2V恒压充电至0.05C;静置3min;0.2C恒流放电至3.0V,得到放电容量D1;静置3min;0.2C恒流充电至4.2V,4.2V恒压充电至0.05C;静置3min;2C恒流放电至3.0V,得到放电容量D21;静置3min;之后完成倍率性能测试,电池倍率性能=D2/D1*100%,所得结果见表1。
循环测试:在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例硅碳材料制备得到的电芯进行循环测试:静置3min;0.2C恒流充电至4.2V,4.2V恒压充电至0.05C;静置3min;0.2C恒流放电至3.0V,得到放电容量D1;静置3min,“0.2C恒流充电至4.2V,4.2V恒压充电至0.05C;静置3min;0.2C恒流放电至3.0V,得到放电容量Di;静置3min”重复299次得到D300,之后完成循环测试,计算容量保持率为D300/D1*100%,所得结果见表1。
由表1可得,本发明可以制备得到性能优良的锂离子电池正极材料,以该锂离子电池正极材料为活性物质组装得到的电芯具有优良的电化学性能;本发明适用于储能研究领域的、所有需要一次颗粒造球得到二次颗粒结构的材料,具体包括锂离子正极材料、锂离子负极材料(如石墨、硅碳、钛酸锂、合金负极等等)以及其他电池电容器材料(如锂空气电池、燃料电池、钠离子电池、锌离子电池等等)。
表1、不同比较例及实施例制备的锂离子电池正极材料组装的电芯的电化学性能
Figure BDA0001307670200000091
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,主要包括如下步骤:
步骤1,将动力源物质1、纳米正极一次颗粒、石墨颗粒干混,直至混合均匀;
步骤2,加入电解液1后继续混合,形成离子通道,此时在动力源物质的作用下,电解液组分将对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;在混合的作用力下,纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
或者
步骤1’,将纳米正极一次颗粒、石墨颗粒、电解液2混合均匀待用;
步骤2’,将动力源物质2与步骤1’得到的产物组装成对电极,在两电极之间施加电流,对石墨颗粒进行剥离,形成石墨片层开口结构;之后纳米正极一次颗粒将不断填充进入石墨片层的开口结构中;
步骤3,填充完成后,去除电解液组分,进行包覆、碳化,得到锂离子电池正极材料;
步骤1或步骤1’中还添加有聚合物单体;此时,完成填充后,需要引发聚合物单体聚合,之后再进行步骤3;
步骤1所述动力源物质1为预嵌锂负极材料或/和金属锂材料;
步骤2’中所述的动力源物质2包括富锂物质或/和作为电极材料的金属物质;
步骤2中所述电解液1中包括溶质和溶剂,所述溶剂中包括石墨插层或/和剥离功能组分;步骤1’中所述电解液2中包括溶质和溶剂,所述溶剂中包括石墨插层或/和剥离功能组分。
2.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述纳米一次颗粒包括纳米钴酸锂、纳米锰酸锂、纳米磷酸铁锂、纳米镍酸锂、纳米锂钒氧化物、纳米富锂正极材料中的至少一种。
3.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述溶质为锂离子电池电解液溶质;所述溶剂中包含有碳酸丙烯酯。
4.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述富锂物质包括LiM1O2、LiMn2-XM2xO4、LiNixM31-xO2、Li3-xM4xN、LiFePO4、Li2FeO4、Li7-xMnxN4、Li3-xFexN2、Li2S、Li2S2和LiNixMnyCozO2、富锂石墨、富锂硅中的至少一种,其中,M1为Co、Ni、Mn、Cu、Cr和Fe中的至少一种,M2为Ni、Co、Cu、Cr、Fe和V中的至少一种,M3为Co、Mn、Cu、Cr、Fe、V、La、Al、Mg、Ga和Zn中的至少一种,M4为Co、Ni、Cu、Cr和V中的至少一种,x+y+z=1;所述作为电极材料的金属物质包括金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属铝、金属锌中的至少一种。
5.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1或步骤1’中还添加有表面活性物质、导电剂组分。
6.一种权利要求5所述的锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述表面活性剂包含润湿剂、分散剂、渗透剂、增溶剂、助溶剂、潜溶剂中的至少一种;所述导电剂组分包括超级导电碳、碳纳米管、导电碳黑中的至少一种。
7.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,聚合物单体包括苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种;所述引发反应添加引发剂,所述引发剂为 异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。
8.一种权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法制备得到的锂离子电池正极材料,其特征在于,所述锂离子电池正极材料,包括核结构和壳结构,所述核结构为二次颗粒结构,且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述主导电网络的孔结构中的纳米一次颗粒;所述主导电网络为石墨部分剥离得到的、同一颗石墨内片层与片层的至少一部分连接在一起、同时片层与片层之间又形成开口的多孔结构;所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间紧密连接在一起。
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CN109659531A (zh) * 2018-12-17 2019-04-19 中科廊坊过程工程研究院 一种镍钴铝酸锂复合正极材料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102544530A (zh) * 2012-01-16 2012-07-04 燕山大学 一种纳米钙钛矿/石墨烯复合材料及其制备方法
CN103094573A (zh) * 2013-01-17 2013-05-08 东莞新能源科技有限公司 一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法
CN103183331A (zh) * 2011-12-28 2013-07-03 清华大学 石墨烯的制备方法
CN105552333A (zh) * 2016-01-01 2016-05-04 三峡大学 一种石墨烯/硅/导电聚合物复合负极材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103183331A (zh) * 2011-12-28 2013-07-03 清华大学 石墨烯的制备方法
CN102544530A (zh) * 2012-01-16 2012-07-04 燕山大学 一种纳米钙钛矿/石墨烯复合材料及其制备方法
CN103094573A (zh) * 2013-01-17 2013-05-08 东莞新能源科技有限公司 一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法
CN105552333A (zh) * 2016-01-01 2016-05-04 三峡大学 一种石墨烯/硅/导电聚合物复合负极材料的制备方法

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