一种用于锂电池的阴极材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及电极材料技术领域，具体为一种用于锂电池的阴极材料及其制备方法。


背景技术：

2.锂离子电池是以2种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池的阴极和阳极的二次电池体系。充电时，锂离子从阴极材料的晶格中脱出，经过电解质后插入到阳极材料的晶格中，使得负极富锂，阴极贫锂；放电时锂离子从阳极材料的晶格中脱出，经过电解质后插入到阴极材料的晶格中，使得阴极富锂，阳极贫锂。这样阴阳极材料在插入及脱出锂离子时相对于金属锂的电位的差值，就是电池的工作电压。
3.锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、阴阳极材料等。阴极材料占有较大比例(阴阳极材料的质量比为3：1～4：1)，因为阴材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。随着社会的发展需要，对锂电池储电效果和充放电次数的要求越来越高，对充放电次数的影响主要因为生成过氧化锂等物质附着性阴极表面影响充放电寿命。本发明通过电磁震动使过氧化锂不易附着，具有良好的储电效果和充放电寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于锂电池的阴极材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
5.一种用于锂电池的阴极材料，其特征在于，按重量份数计，主要包括：10～12份改性磁性微粒，21～25份噻吩二脂，300～400份三氯化磷酸溶液和30～40份硫氢化钠。
6.作为优化，所述改性磁性微粒是由磁性微粒和均苯三甲酸反应制得。
7.作为优化，所述磁性微粒是由氯化铁，氯化亚铁和氨水反应，再和油酸反应制得。
8.作为优化，所述噻吩二脂是由3,4-噻吩羟基和乙酸反应制得。
9.作为优化，一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，主要包括以下制备步骤：
10.(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：20～5：2：25混合均匀，在氮气氛围中升温至80～90℃，再以1500～2000r/min搅拌3～5min，加入氯化铁质量2～3倍的质量分数50％的氨水，继续以1500～2000r/min搅拌15～20min，再加入氯化铁质量0.8～1.2倍的油酸，继续以1500～2000r/min搅拌8～12min，用磁铁收集后用纯水洗涤3～5次，再60～70℃，氮气氛围中干燥4～6h，制得磁性微粒；
11.(2)一次磁悬浮：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：4：4～1：8：8混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量15～20倍的均苯三甲酸溶液中，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，在60～70℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应3～4h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤3～5次，制得改性磁性微粒；
12.(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：3：3～1：5：5
混合均匀配制成噻吩二酯溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量15～20倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使改性磁性微粒悬浮分散，再在20～30℃用300～400w，350～380nm的紫外光照射3～4h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤3～5次，在1～10pa，-10～-1℃的条件下干燥6～8h，制得沉积膜；
13.(4)硫化：将沉积膜进行水解和氯化后再置于沉积膜质量15～20倍的纯水中，加入沉积膜质量1.1～1.3倍的硫氢化钠，在80～90℃氮气氛围，30～40khz超声波振荡的条件下反应70～90min，冷却至10～20℃加入沉积膜质量0.9～1.3倍的质量分数10～15％的过氧化氢，在10～20℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应20～30min取出后，用纯水洗涤3～5次，在1～10pa，-10～-1℃的条件下干燥6～8h，制得用于锂电池的阴极材料。
14.作为优化，步骤(2)、(3)所述交变磁场与重力场平行，是由铁芯电磁铁通入交变电流形成，线圈50匝，电压36v，频率50hz。
15.作为优化，步骤(3)所述噻吩二酯的制备方法为：将3,4-二羟基噻吩与质量分数45～50％的硫酸溶液按质量比1：10～1：15依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量0.8～1.2倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持50～60min，冷却至1～10℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤3～5次，在1～10pa，-10～-1℃的条件下干燥6～8h，制备而成。
16.作为优化，步骤(4)所述水解的方法为：置于沉积膜质量15～20倍的质量分数5～8％的氢氧化钠溶液中，在60～70℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应3～4h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤3～5次。
17.作为优化，步骤(4)所述氯化的方法为：置于沉积膜质量15～20倍的三氯化磷酸溶液中在60～70℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应40～50min后取出，用纯水洗涤3～5次；所述三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：5～1：8混合均匀配制而成。
18.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
19.本发明在制备用于锂电池的阴极材料，通过磁性微粒的制备，一次磁悬浮，二次磁悬浮并聚合沉积，硫化制得。
20.首先，用氯化铁，氯化亚铁，氨水，制得磁性四氧化三铁，再与油酸反应，油酸上的羧基可和四氧化三铁表面的氢氧根反应，形成长链的表面，增加磁性微粒的分散性，使磁性微粒不易团聚，从而促进后续反应的进行，磁性微粒的固有磁场可和在充放电时电流产生的磁场相互作用产生振动，振落并避免电池使用产生附着在阴极材料上的过氧化锂及其它不导电的金属氧化物，使制得的阴极材料的充放电寿命提高；交变磁场使磁性微粒悬浮，再加入均苯三甲酸进行反应，制得改性磁性微粒，磁悬浮能使磁性微粒悬浮，分散，使表面能充分暴露，同时防止均苯三甲酸同时连接不同的磁性微粒从而形成团聚，使阴极材料性能持久使用寿命提高，均苯三甲酸可对磁性微粒表面接枝的油酸进行部分离子交换，并协同四氧化三铁表面微量水解的铁元素在磁性微粒表面形成金属有机骨架网络，对磁性中心进行保护并防止流失，增加阴极材料的充放电寿命，另外金属有机骨架网络具有良好的导电性能和丰富的孔隙结构，可增大阴极材料的储电效果。
21.其次，将3,4-二羟基噻吩和乙酸反应形成噻吩二脂，并在改性磁性微粒的磁悬浮溶液中进行聚合沉积，使改性磁性微粒均匀分散在聚噻吩二脂中，制得沉积膜中，磁性微粒
表面的油酸长链可缠绕在聚噻吩二脂的分子链上，形成缠绕中心，提高材料的力学性能，同时磁性微粒可增加沉积层中的缝隙，增大阴极材料的储电效果；将沉积膜上的酯基进行水解，生成羟基和乙酸，再将生成的羟基转化为巯基并形成二硫键，制得用于锂电池的阴极材料，生成的乙酸溢出致孔，增加了材料的孔隙，增大阴极材料的储电效果，同时形成的二硫键可以通过二硫键和硫锂键的相互转化达到充电放电的效果。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的用于锂电池的阴极材料的各指标测试方法如下：
24.储电效果：将各实施例所得的用于锂电池的阴极材料与对比例材料取相同质量形状作为电池阴极材料，去相同种类相同量的阴极材料，电解液，膜组成锂电池，在相同温度相同电压下进行充放电，记录电池容量。
25.充放电寿命：将各实施例所得的用于锂电池的阴极材料与对比例材料取相同质量形状作为电池阴极材料，去相同种类相同量的阴极材料，电解液，膜组成锂电池，在相同温度相同电压下进行充放电，记录充放电一百次后电池容量，计算容量保持率＝一百次后电池容量/初始电池容量。
26.实施例1
27.一种用于锂电池的阴极材料，按重量份数计，主要包括：10份改性磁性微粒，21份噻吩二脂，300份三氯化磷酸溶液和30份硫氢化钠。
28.一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，所述用于锂电池的阴极材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
29.(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：20混合均匀，在氮气氛围中升温至80℃，再以1500r/min搅拌5min，加入氯化铁质量2倍的质量分数50％的氨水，继续以1500r/min搅拌20min，再加入氯化铁质量0.8倍的油酸，继续以1500r/min搅拌8min，用磁铁收集后用纯水洗涤3次，再60℃，氮气氛围中干燥4h，制得磁性微粒；
30.(2)一次磁悬浮：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：4：4混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量15倍的均苯三甲酸溶液中，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，在60℃，30khz超声波振荡的条件下反应4h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤3次，制得改性磁性微粒；
31.(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩与质量分数45％的硫酸溶液按质量比1：10依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量0.8倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持50min，冷却至1℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤3次，在1pa，-10℃的条件下干燥8h，制得噻吩二酯，将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：3：3混合均匀配制成噻吩二酯溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量15倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使改性磁性微粒悬浮分散，再在20℃用300w，350nm的紫外光照
射3h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤3次，在1pa，-10℃的条件下干燥8h，制得沉积膜；
32.(4)硫化：将沉积膜置于沉积膜质量15倍的质量分数5％的氢氧化钠溶液中，在60℃，30khz超声波振荡的条件下反应4h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤3次，取出后置于沉积膜质量15倍的三氯化磷酸溶液中，三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：5混合均匀配制而成，在60℃，30khz超声波振荡的条件下反应50min后取出，用纯水洗涤3次，取出后置于沉积膜质量15倍的纯水中，加入沉积膜质量1.1倍的硫氢化钠，在80℃氮气氛围，30khz超声波振荡的条件下反应90min，冷却至10℃加入沉积膜质量0.9倍的质量分数10％的过氧化氢，在10℃，30khz超声波振荡的条件下反应30min取出后，用纯水洗涤3次，在1pa，-10℃的条件下干燥8h，制得用于锂电池的阴极材料。
33.实施例2
34.一种用于锂电池的阴极材料，按重量份数计，主要包括：11份改性磁性微粒，22份噻吩二脂，350份三氯化磷酸溶液和35份硫氢化钠。
35.一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，所述用于锂电池的阴极材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
36.(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：22混合均匀，在氮气氛围中升温至85℃，再以1800r/min搅拌4min，加入氯化铁质量2倍的质量分数50％的氨水，继续以1800r/min搅拌18min，再加入氯化铁质量1倍的油酸，继续以1800r/min搅拌10min，用磁铁收集后用纯水洗涤4次，再65℃，氮气氛围中干燥5h，制得磁性微粒；
37.(2)一次磁悬浮：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：6：6混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量18倍的均苯三甲酸溶液中，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应3h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤3次，制得改性磁性微粒；
38.(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩与质量分数48％的硫酸溶液按质量比1：12依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量1倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持55min，冷却至5℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得噻吩二酯，将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：4：4混合均匀配制成噻吩二酯溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量18倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使改性磁性微粒悬浮分散，再在25℃用350w，360nm的紫外光照射3h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得沉积膜；
39.(4)硫化：将沉积膜置于沉积膜质量18倍的质量分数6％的氢氧化钠溶液中，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应3h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤4次，取出后置于沉积膜质量18倍的三氯化磷酸溶液中，三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：6混合均匀配制而成，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应45min后取出，用纯水洗涤4次，取出后置于沉积膜质量18倍的纯水中，加入沉积膜质量1.2倍的硫氢化钠，在85℃氮气氛围，35khz超声波振荡的条件下反应80min，冷却至15℃加入沉积膜质量1.1倍的质量分数12％的过氧化氢，在15℃，35khz超声波振荡的条件下反应25min取出后，用纯水洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得用于锂电池的阴极材料。
40.实施例3
41.一种用于锂电池的阴极材料，按重量份数计，主要包括：12份改性磁性微粒，25份
噻吩二脂，400份三氯化磷酸溶液和40份硫氢化钠。
42.一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，所述用于锂电池的阴极材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
43.(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：25混合均匀，在氮气氛围中升温至90℃，再以2000r/min搅拌5min，加入氯化铁质量3倍的质量分数50％的氨水，继续以2000r/min搅拌15min，再加入氯化铁质量1.2倍的油酸，继续以2000r/min搅拌8min，用磁铁收集后用纯水洗涤5次，再70℃，氮气氛围中干燥4h，制得磁性微粒；
44.(2)一次磁悬浮：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：8：8混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量20倍的均苯三甲酸溶液中，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，在70℃，40khz超声波振荡的条件下反应3h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤5次，制得改性磁性微粒；
45.(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩与质量分数50％的硫酸溶液按质量比1：15依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量1.2倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持50min，冷却至10℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤5次，在10pa，-1℃的条件下干燥6h，制得噻吩二酯，将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：5：5混合均匀配制成噻吩二酯溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量20倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使改性磁性微粒悬浮分散，再在30℃用400w，380nm的紫外光照射3h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤5次，在10pa，-1℃的条件下干燥6h，制得沉积膜；
46.(4)硫化：将沉积膜置于沉积膜质量20倍的质量分数8％的氢氧化钠溶液中，在70℃，40khz超声波振荡的条件下反应3h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤5次，取出后置于沉积膜质量20倍的三氯化磷酸溶液中，三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：8混合均匀配制而成，在70℃，40khz超声波振荡的条件下反应40min后取出，用纯水洗涤5次，取出后置于沉积膜质量20倍的纯水中，加入沉积膜质量1.3倍的硫氢化钠，在90℃氮气氛围，40khz超声波振荡的条件下反应70min，冷却至20℃加入沉积膜质量1.3倍的质量分数15％的过氧化氢，在20℃，40khz超声波振荡的条件下反应20min取出后,用纯水洗涤5次，在10pa，-1℃的条件下干燥6h，制得用于锂电池的阴极材料。
47.对比例1
48.一种用于锂电池的阴极材料，按重量份数计，主要包括：11份磁性微粒，22份噻吩二脂，350份三氯化磷酸溶液和35份硫氢化钠。
49.一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，所述用于锂电池的阴极材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
50.(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：22混合均匀，在氮气氛围中升温至85℃，再以1800r/min搅拌4min，加入氯化铁质量2倍的质量分数50％的氨水，继续以1800r/min搅拌18min，再加入氯化铁质量1倍的油酸，继续以1800r/min搅拌10min，用磁铁收集后用纯水洗涤4次，再65℃，氮气氛围中干燥5h，制得磁性微粒；
51.(2)悬浮并聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩与质量分数48％的硫酸溶液按质量比1：12依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量1倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持55min，冷却至5℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得噻吩二酯，将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：4：4混
合均匀配制成噻吩二酯溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量18倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，再在25℃用350w，360nm的紫外光照射3h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得沉积膜；
52.(3)硫化：将沉积膜置于沉积膜质量18倍的质量分数6％的氢氧化钠溶液中，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应3h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤4次，取出后置于沉积膜质量18倍的三氯化磷酸溶液中，三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：6混合均匀配制而成，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应45min后取出，用纯水洗涤4次，取出后置于沉积膜质量18倍的纯水中，加入沉积膜质量1.2倍的硫氢化钠，在85℃氮气氛围，35khz超声波振荡的条件下反应80min，冷却至15℃加入沉积膜质量1.1倍的质量分数12％的过氧化氢，在15℃，35khz超声波振荡的条件下反应25min取出后，用纯水洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得用于锂电池的阴极材料。
53.对比例2
54.对比例2的处方组成同实施例2。该防滑瓷砖的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤(2)的不同，将步骤(2)修改为：搅拌改性：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：6：6混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量18倍的均苯三甲酸溶液中，在65℃，35khz超声波振荡，800r/min搅拌反应3h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤3次，制得改性磁性微粒。
55.对比例3
56.一种用于锂电池的阴极材料，按重量份数计，主要包括：11份改性磁性微粒，22份3,4-二羟基噻吩，350份三氯化磷酸溶液和35份硫氢化钠。
57.一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，所述用于锂电池的阴极材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
58.(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：22混合均匀，在氮气氛围中升温至85℃，再以1800r/min搅拌4min，加入氯化铁质量2倍的质量分数50％的氨水，继续以1800r/min搅拌18min，再加入氯化铁质量1倍的油酸，继续以1800r/min搅拌10min，用磁铁收集后用纯水洗涤4次，再65℃，氮气氛围中干燥5h，制得磁性微粒；
59.(2)一次磁悬浮：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：6：6混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量18倍的均苯三甲酸溶液中，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应3h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤3次，制得改性磁性微粒；
60.(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩，丙酮和无水乙醇按质量比1：4：4混合均匀配制成二羟基噻吩溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量18倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使改性磁性微粒悬浮分散，再在25℃用350w，360nm的紫外光照射3h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得沉积膜；
61.(4)硫化：将沉积膜置于沉积膜质量18倍的质量分数6％的氢氧化钠溶液中，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应3h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤4次，取出后置于沉积膜质量18倍的三氯化磷酸溶液中，三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：6混合均匀配制而成，在65℃，35khz超声波振荡的条件下反应45min后取出，用纯水洗涤4次，取出后置于沉积膜质量18倍的纯水中，加入沉积膜质量1.2倍的硫
氢化钠，在85℃氮气氛围，35khz超声波振荡的条件下反应80min，冷却至15℃加入沉积膜质量1.1倍的质量分数12％的过氧化氢，在15℃，35khz超声波振荡的条件下反应25min取出后，用纯水洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得用于锂电池的阴极材料。
62.对比例4
63.对比例4的处方组成同实施例2。该防滑瓷砖的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤(3)的不同，将步骤(3)修改为：聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩与质量分数48％的硫酸溶液按质量比1：12依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量1倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持55min，冷却至5℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得噻吩二酯，将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：4：4混合均匀配制成噻吩二酯溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量18倍的噻吩二酯溶液，在25℃用350w，360nm的紫外光照射，以800r/min搅拌反应3h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤4次，在5pa，-5℃的条件下干燥7h，制得沉积膜。
64.效果例
65.下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至4的用于锂电池的阴极材料的储电效果和充放电寿命的性能分析结果。
66.表1
[0067] 电池容量容量保持率 电池容量容量保持率实施例1431wh98.3％对比例1328wh93.2％实施例1432wh98.4％对比例2376wh95.4％实施例1429wh98.1％对比例3364wh97.9％
ꢀꢀꢀ
对比例4428wh89.5％
[0068]
从表1中实施例1、2、3和对比列1的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例1的电池容量和容量保持率高，说明了进行一次悬浮，使改性磁性微粒表面形成金属有机骨架网络，对磁性中心进行保护并防止流失，增加阴极材料的充放电寿命，另外金属有机骨架网络具有良好的导电性能和丰富的孔隙结构，可增加阴极材料的充放电锂的结合位点，从而提高了材料的储电效果；实施例1、2、3对比对比例2的电池容量和容量保持率高，说明了通过磁悬浮的方式使磁性微粒均匀分散进行改性，相对于搅拌而言可以使磁性微粒表面反应的更加充分，从而提高了用于锂电池的阴极材料的储电效果和充放电寿命；从实施例1、2、3对比对比例3实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例3的电池容量高，说明了用噻吩二脂相较于用3,4-二羟基噻吩进行聚合沉积而言，噻吩二脂的酯基可以保护羟基不进行相互间的结合以及和改性磁性微粒集合从而导致后续生成的充放电位点减少，同时酯基进行水解，生成羟基和乙酸，生成的乙酸溢出致孔，使充放电位点充分暴漏，增加了阴极材料的储电效果；从实施例1、2、3对比对比例4实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例4的容量保持率高，说明了二次磁悬浮相较于直接搅拌进行聚合成绩而言，二次磁悬浮所得到的阴极材料中改性磁性微粒更加均匀分散，改性磁性微粒的固有磁场可和在充放电时电流产生的磁场相互作用产生振动的效果更好，振落并避免电池使用产生附着在阴极材料上的过氧化锂及其它不导电的金属氧化物，使制得的阴极材料性能充放电寿命提高。
[0069]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种用于锂电池的阴极材料，其特征在于，按重量份数计，主要包括：10～12份改性磁性微粒，21～25份噻吩二脂，300～400份三氯化磷酸溶液和30～40份硫氢化钠。2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的阴极材料，其特征在于，所述改性磁性微粒是由磁性微粒和均苯三甲酸反应制得。3.根据权利要求2所述的一种用于锂电池的阴极材料，其特征在于，所述磁性微粒是由氯化铁，氯化亚铁和氨水反应，再和油酸反应制得。4.根据权利要求3所述的一种用于锂电池的阴极材料，其特征在于，所述噻吩二脂是由3,4-噻吩羟基和乙酸反应制得。5.一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：(1)磁性微粒的制备：氯化铁，氯化亚铁和氨水反应，再加入油酸进行反应制得磁性微粒；(2)一次磁悬浮：将磁性微粒加入均苯三甲酸溶液中，通过磁场使磁性微粒悬浮并进行反应，制得改性磁性微粒；(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将3,4-二羟基噻吩和乙酸反应形成噻吩二脂，通过磁场使改性磁性微粒悬浮分散，并加入噻吩二脂进行聚合沉积，制得沉积膜；(4)硫化：将沉积膜进行水解，形成羟基和乙酸，将沉积膜上的羟基转化为氯，再和硫氢化钠反应将氯取代为巯基，再使两个巯基转换为一个二硫键，制得用于锂电池的阴极材料。6.根据权利要求5所述的一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，其特征在于，所述用于锂电池的阴极材料的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)磁性微粒的制备：将氯化铁，氯化亚铁和纯水按质量比5：2：20～5：2：25混合均匀，在氮气氛围中升温至80～90℃，再以1500～2000r/min搅拌3～5min，加入氯化铁质量2～3倍的质量分数50％的氨水，继续以1500～2000r/min搅拌15～20min，再加入氯化铁质量0.8～1.2倍的油酸，继续以1500～2000r/min搅拌8～12min，用磁铁收集后用纯水洗涤3～5次，再60～70℃，氮气氛围中干燥4～6h，制得磁性微粒；(2)一次磁悬浮：将均苯三甲酸，无水乙醇和纯水按质量比1：4：4～1：8：8混合均匀配制成均苯三甲酸溶液，将磁性微粒置于磁性微粒质量15～20倍的均苯三甲酸溶液中，施加交变磁场使磁性微粒悬浮分散，在60～70℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应3～4h后过滤，并依次用无水乙醇和纯水洗涤3～5次，制得改性磁性微粒；(3)二次磁悬浮并聚合沉积：将噻吩二酯，丙酮和无水乙醇按质量比1：3：3～1：5：5混合均匀配制成噻吩二酯溶液，将改性磁性微粒置于改性磁性微粒质量15～20倍的噻吩二酯溶液，施加交变磁场使改性磁性微粒悬浮分散，再在20～30℃用300～400w，350～380nm的紫外光照射3～4h，取出后用无水乙醇和纯水各洗涤3～5次，在1～10pa，-10～-1℃的条件下干燥6～8h，制得沉积膜；(4)硫化：将沉积膜进行水解和氯化后再置于沉积膜质量15～20倍的纯水中，加入沉积膜质量1.1～1.3倍的硫氢化钠，在80～90℃氮气氛围，30～40khz超声波振荡的条件下反应70～90min，冷却至10～20℃加入沉积膜质量0.9～1.3倍的质量分数10～15％的过氧化氢，在10～20℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应20～30min取出后，用纯水洗涤3～5次，在1～10pa，-10～-1℃的条件下干燥6～8h，制得用于锂电池的阴极材料。7.根据权利要求6所述的一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤
(2)、(3)所述交变磁场与重力场平行，是由铁芯电磁铁通入交变电流形成，线圈50匝，电压36v，频率50hz。8.根据权利要求7所述的一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述噻吩二酯的制备方法为：将3,4-二羟基噻吩与质量分数45～50％的硫酸溶液按质量比1：10～1：15依次加入烧瓶中并混合均匀，再加入3,4-二羟基噻吩质量0.8～1.2倍的乙酸，加热烧瓶至瓶内溶液沸腾后，调节温度至100℃，保持50～60min，冷却至1～10℃过滤，用无水乙醇和纯水各洗涤3～5次，在1～10pa，-10～-1℃的条件下干燥6～8h，制备而成。9.根据权利要求8所述的一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述水解的方法为：置于沉积膜质量15～20倍的质量分数5～8％的氢氧化钠溶液中，在60～70℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应3～4h后取出，用质量分数1％的盐酸溶液洗涤3～5次。10.根据权利要求9所述的一种用于锂电池的阴极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述氯化的方法为：置于沉积膜质量15～20倍的三氯化磷酸溶液中在60～70℃，30～40khz超声波振荡的条件下反应40～50min后取出，用纯水洗涤3～5次；所述三氯化磷酸溶液是由三氯化磷和质量分数20％的盐酸溶液按质量比1：5～1：8混合均匀配制而成。

技术总结
本发明公开了一种用于锂电池的阴极材料及其制备方法，涉及电极材料技术领域。本发明在制备用于锂电池的阴极材料，首先通过氯化铁，氯化亚铁和氨水反应，再和油酸反应制得磁性微粒，进行一次磁悬浮使磁性微粒和均苯三甲酸反应制得改性磁性微粒，二次磁悬浮使改性磁性微粒均匀分散并使噻吩二脂聚合沉积制得沉积膜，对沉积膜进行水解氯化硫化形成二硫键制得用于锂电池的阴极材料。本发明制备的用于锂电池的阴极材料具备优良的储电效果和充放电寿命。寿命。


技术研发人员：吕宝娟
受保护的技术使用者：吕宝娟
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/3/8