本发明涉及一种电极材料的制备方法，具体涉及一种原位包覆导电高分子提高电极容量的方法，属于电化学技术领域。
技术背景
随着能源问题与环境问题日趋严重，高效率、低成本及环境友好型的可再生能源转换及存储系统的研究已成为科研热点。电化学储能技术是一种利用电化学反应来实现化学能和电能相互转换的储能方式，其中电池是各种高性能储能器件的前沿技术。目前应用很广泛的有锂-硫，锂-锡，锂和钠离子电池。电极材料的性能是影响电池性能的主要因素，因此对电极材料的充放电性能也提出了较高的要求，目前大量的研究在电极材料表面包覆导电高分子来提高电极材料的容量。导电高分子拥有较高的电导率，有利于锂离子和电子的传输，环境稳定性好，单体成本低等优点，被大量应用在一种包覆材料包覆在电极材料的表面来增强电极材料的导电性和容量。如中国专利公开号cn103078094a,公开日为2013年5月1日，发明名称为“锡颗粒-聚吡喏核壳纳米复合的制备方法及应用”。采用化学原位聚合的方法用过硫酸铵作为氧化剂在锡颗粒的外表面包覆一层聚吡喏，有效的阻止了锡颗粒的团聚，改善了其电循环性能，但化学聚合法制得的产物纯度不高，产物的表面有团聚的导电高分子颗粒。如中国专利公开号cn102249238b,公开日为2012年11月14日，发明名称为“一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用”。采用循环伏安法，使导电高分子单体在所述的硅纳米线阵列表面进行电化学聚合反应，得到硅纳米线-导电高分子复合物，制得的电极材料电子传输性能得到了提高，扩展了其在电学方面的应用。但此法制得的导电高分子复合物无法进行后加工和改性。如中国专利公开号cn106684331a,公开日为2017年5月17日，发明名称为“一种棒状二氧化锰/聚苯胺复合材料及其制备方法和应用”。采用化学氧化法，过硫酸铵作为氧化剂，聚苯乙烯磺酸作为有机质子酸，在棒状的二氧化锰表面包覆一层聚苯胺，该材料作为电极材料时充放电稳定性好，电池能量储存快，电极导电性高，能极大的提高电池的循环稳定性和倍率性能。此法中二氧化锰既作为模板剂也为聚苯胺合成的引发剂(氧化剂)，但此方法不能应用于大部分的被包覆导电高分子的电极材料。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种原位包覆导电高分子提高电极容量的方法。
本发明的一种原位包覆导电高分子提高电极容量的方法，将粉末状的电池材料与碳一起机械混合球磨，之后压片，并作为正极材料组装成电池，充电到3-4.2v，然后将充电后的正极材料取出并置于含有导电高分子的单体和表面活性剂的水溶液中浸泡，将浸泡后的电极材料取出洗净，干燥，既得所述的一种原位包覆导电高分子的电极材料，制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的电池材料与碳以20:1～8:1的质量比一起机械混合球磨2-20h，之后压片，其中片的厚度为0.1-0.2cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂、钠为负极，分别以1mol/l的六氟磷酸锂、六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，充电到3-4.2v；
c将经步骤b充电到3-4.2v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料，将其置于导电高分子的单体和表面活性剂的水溶液中浸泡1-24h，其中充电后的电极材料与溶液中所含有导电高分子单体质量比为1:10-1:100，之后取出在60-120℃下干燥，既得原位包覆导电高分子的电极材料。
所述的电极材料为硫或硒或钴酸锂或钒酸锂或磷酸铁锂或锂镍钴锰氧或钒酸钠或锰酸锂或镍酸锂或磷酸钒锂或钒酸铁或钒酸钾或钒酸铵或五氧化二钒中的一种。
所述的电池为锂、钠离子电池中的一种。
所述的含有导电高分子的单体和表面活性剂的水溶液由导电高分子的单体和表面活性剂组成；所述的导电高分子溶液中含导电高分子单体浓度为0.01-0.5mol/l,含表面活性剂浓度0.001-0.05mol/l；所述的导电高分子为吡咯或苯胺或噻吩或吡咯衍生物或苯胺衍生物或噻吩衍生物中的一种；所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
由于采用了以上技术方案，本发明的一种原位包覆导电高分子提高电极容量的方法，是指将粉末状的电池材料与碳一起机械混合球磨，之后压片，制备方法简便易操作。将电极材料组装成电池，再充电到3-4.2v，之后置于高分子溶液中，不用添加辅助的氧化剂，高分子聚合物就能包覆在电极材料上，而且导电高分子拥有较高的电导率，有利于锂离子和电子的传输，环境稳定性好，单体成本低，包覆了导电高分子的电极材料导电性高，储存容量，循环稳定性和倍率性能都得到提高。该制备方法简单易操作，成本较低，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面实施例对本发明做进一步详细描述
实施例1
a将1g粉末状的钴酸锂与0.05g乙炔黑一起机械混合球磨2h，之后压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到3v；
c将经步骤b充电到3v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于10g含0.01mol的吡喏单体和0.001mol的十二烷基硫酸钠的水溶液中浸泡1h，之后取出在60℃下干燥，既得原位包覆聚吡喏的电极材料。
实施例2
a将1g粉末状的钒酸锂与0.125g碳一起机械混合球磨20h，之后压片，其中片的厚度为0.2cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/l的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，充电到4.2v；
c将经步骤b充电到4.2v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于100g含0.5mol的苯胺单体和0.05mol的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，既得原位包覆聚苯胺的电极材料。
实施例3
a将1g粉末状的磷酸铁锂与0.1g碳一起机械混合球磨10h，之后压片，其中片的厚度为0.15cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到4v；
c将经步骤b充电到4v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g含0.1mol的噻吩单体和0.01mol的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中浸泡10h，之后取出在80℃下干燥，既得原位包覆聚噻吩的电极材料。
实施例4
a将1g粉末状的五氧化二钒与0.05g乙炔黑一起机械混合球磨2h，之后压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/l的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，充电到3v；
c将经步骤b充电到3v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于10g含0.01mol的吡喏衍生物单体和0.001mol的十二烷基硫酸钠的水溶液中浸泡1h，之后取出在60℃下干燥，既得原位包覆聚吡喏的电极材料。
实施例5
a将1g粉末状的锂镍钴锰氧与0.125g碳一起机械混合球磨20h，之后压片，其中片的厚度为0.2cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到4.2v；
c将经步骤b充电到4.2v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于100g含0.5mol的苯胺衍生物单体和0.05mol的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，既得原位包覆聚苯胺的电极材料。
实施例6
a将1g粉末状的钒酸钠与0.1g碳一起机械混合球磨10h，之后压片，其中片的厚度为0.15cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到4v；
c将经步骤b充电到4v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g含0.1mol的噻吩衍生物单体和0.01mol的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中浸泡10h，之后取出在80℃下干燥，既得原位包覆聚噻吩的电极材料。
实施例7
a将1g粉末状的锰酸锂与0.05g乙炔黑一起机械混合球磨2h，之后压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/l的钠盐的碳酸酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，充电到3v；
c将经步骤b充电到3v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于10g含0.01mol的吡喏衍生物单体和0.001mol的十二烷基硫酸钠的水溶液中浸泡1h，之后取出在60℃下干燥，既得原位包覆聚吡喏的电极材料。
实施例8
a将1g粉末状的镍酸锂与0.125g碳一起机械混合球磨20h，之后压片，其中片的厚度为0.2cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到4.2v；
c将经步骤b充电到4.2v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于100g含0.5mol的苯胺衍生物单体和0.05mol的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，既得原位包覆聚苯胺的电极材料。
实施例9
a将1g粉末状的磷酸钒锂与0.1g碳一起机械混合球磨10h，之后压片，其中片的厚度为0.15cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到4v；
c将经步骤b充电到4v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g含0.1mol的噻吩衍生物单体和0.01mol的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中浸泡10h，之后取出在80℃下干燥，既得原位包覆聚噻吩的电极材料。
实施例10
a将1g粉末状的钒酸铁与0.05g乙炔黑一起机械混合球磨2h，之后压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/l的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，组装成钠离子电池，充电到3v；
c将经步骤b充电到3v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于10g含0.01mol的吡喏衍生物单体和0.001mol的十二烷基硫酸钠的水溶液中浸泡1h，之后取出在60℃下干燥，既得原位包覆聚吡喏的电极材料。
实施例11
a将1g粉末状的钒酸钾与0.05g乙炔黑一起机械混合球磨2h，之后压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/l的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，充电到3v；
c将经步骤b充电到3v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g含0.01mol的吡喏衍生物单体和0.001mol的十二烷基硫酸钠的水溶液中浸泡1h，之后取出在60℃下干燥，既得原位包覆聚吡喏的电极材料。
实施例12
a将1g粉末状的钒酸铵与0.1g碳一起机械混合球磨10h，之后压片，其中片的厚度为0.15cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到4v；
c将经步骤b充电到4v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于100g含0.1mol的噻吩衍生物单体和0.01mol的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中浸泡10h，之后取出在80℃下干燥，既得原位包覆聚噻吩的电极材料。
实施例13
a将1g粉末状的硫与0.05g乙炔黑一起机械混合球磨2h，之后压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/l的锂盐的碳酸酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，充电到3v；
c将经步骤b充电到3v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于10g含0.01mol的吡喏单体和0.001mol的十二烷基硫酸钠的水溶液中浸泡1h，之后取出在60℃下干燥，既得原位包覆聚吡喏的电极材料。
实施例14
a将1g粉末状的硒与0.125g碳一起机械混合球磨20h，之后压片，其中片的厚度为0.2cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/l的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，充电到4.2v；
c将经步骤b充电到4.2v的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g含0.5mol的苯胺单体和0.05mol的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，既得原位包覆聚苯胺的电极材料。