聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料及其制备方法与应用

技术特征：
1.一种聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料，其特征在于，组成表示如下：li
1.2
ni
0.13
co
0.13
mn
0.54
o2@w％pani-htfsi；其中，w％表示聚苯胺包覆的质量分数，w％＝0.5％～4％。2.一种权利要求1所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将可溶性金属盐溶于乙醇溶液，得到金属盐溶液a；可溶性金属盐包括可溶性锂盐、可溶性钴盐、可溶性镍盐和可溶性锰盐；步骤2，将沉淀剂溶于无水乙醇，得到溶液b；步骤3，在搅拌状态下，将金属盐溶液a加入至溶液b中，搅拌反应，得到反应液c；步骤4，将反应液c进行水热反应，反应结束后依次经过冷却、烘干、第一次研磨、焙烧和第二次研磨，得到棒状富锂锰基氧化物正极材料；步骤5，将棒状富锂锰基氧化物正极材料分散于去离子水中，超声处理均匀后，放置于低温反应器中搅拌，依次加入苯胺单体、酸性溶液、氧化剂，反应处理后，经过过滤、洗涤和烘干，得到聚苯胺包覆微米棒富锂锰基正极材料。3.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，乙醇溶液的质量分数为20-50％；金属盐溶液a中总金属离子的浓度为0.8～1.2mol/l。4.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，可溶性锂盐为二水合乙酸锂，可溶性钴盐为四水合乙酸钴，可溶性镍盐为四水合乙酸镍，可溶性锰盐为四水合乙酸锰；所述金属盐溶液a中，锂离子、钴离子、镍离子和锰离子的物质的量之比为0.11:0.023:0.023:0.043。5.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，沉淀剂为草酸；溶液b中沉淀剂的浓度为0.8～1.2mol/l。6.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，金属盐溶液a中的可溶性金属盐与溶液b中的沉淀剂的摩尔比为1.1：1～1.5：1；反应温度为30～60℃，反应时间为0.5～3h。7.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，水热反应的温度为160～200℃，水热反应的时间为15～20h；焙烧的温度为800～900℃，焙烧时的升温速率为4～6℃/min，焙烧时间为16～22h；第二次研磨之后将产物使用去离子水洗涤，再进行烘干处理。8.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，超声时间为3-10min；苯胺与棒状富锂锰基氧化物正极材料的质量比为0.01～0.04:1；所述酸性溶液为盐酸溶液或者双三氟甲基磺酰亚胺溶液，酸性溶液加入后使液体的ph维持在2-4；低温反应容器的温度为-5-10℃，搅拌速度为200～400rpm；氧化剂为过硫酸铵，氧化剂与苯胺单体的摩尔质量为1：1，氧化剂为逐滴加入，滴加的速率为30-120滴/min。9.根据权利要求2所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，反应时间为3-6h；采用去离子水和无水乙醇的交替洗涤方式进行洗涤；烘干是在70～90℃下处理10～14h。
10.一种权利要求1所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料的应用，其特征在于，所述的聚苯胺微米棒结构富锂锰基正极材料应用于电池材料中。

技术总结
本发明公开了一种使用HTFSI合成聚苯胺包覆富锂锰基正极材料及其制备方法与应用。本发明通过将可溶性锂盐、钴盐、镍盐和锰盐混合溶解得到金属盐溶液，再和沉淀剂混合，对所得混合物进行水热反应，冷却、烘干、研磨、焙烧、研磨，得到棒状富锂锰基氧化物正极材料；将得到的棒状富锂锰基氧化物正极材料分散于去离子水中进行超声、放置低温反应器中，温度维持-5-10℃，加入苯胺单体溶液、盐酸或者双三氟甲基磺酰亚胺溶液、氧化剂，反应一段时间后，过滤、洗涤、烘干即可得到聚苯胺包覆微米棒富锂锰基正极材料。本发明一步实现了使用HTFSI合成聚苯胺包覆，制备方法简单，得到的材料倍率性能优异、循环稳定性佳。循环稳定性佳。循环稳定性佳。


技术研发人员：陈胜洲 陈汶 杨伟 邹汉波
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/5/25