[發明專利]一種鎳鈷錳復合氧化物鋰離子電池負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410656505.3
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN105591092B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 閻興斌;吳利軍;楊娟;郎俊偉;張旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

1.鎳鈷錳復合氧化物鋰離子電池負極材料，其特征在于該材料為包覆碳的鎳鈷錳復合氧化物，所述鎳鈷錳復合氧化物的分子式為Ni_xMn_yCo_zO，其中，鎳：鈷：錳摩爾數為0.025≤x≤0.95、0.025≤y≤0.95、0.025≤z≤1.2、0≤δ≤1；

所述包覆碳的鎳鈷錳復合氧化物的制備方法如下：

1）以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽的混合物、鎳鈷錳復合氫氧化物、鎳鈷錳復合羥基氧化物、鎳鈷錳復合碳酸鹽、鎳鈷錳復合羰基化合物以及鎳鈷錳復合氫氧化物、鎳鈷錳復合碳酸鹽、鎳鈷錳復合羥基氧化物和鎳鈷錳復合羰基化合物中的兩種或多種化合物的混合物為原料，在氬氣、氮氣或空氣氣氛下，經兩段煅燒后，隨爐冷卻，得到煙灰色的鎳鈷錳復合氧化物粉末；

2）將鎳鈷錳復合氧化物粉末與帶正電的修飾劑混合后，倒入無水乙醇中，在60～80℃下攪拌回流8～20 h，過濾，高純水洗滌6～8次后，60～100℃烘干，得到黑色粉末；所述帶正電的修飾劑為聚苯胺、鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯或3-氨丙基三乙氧基硅烷；

3）將步驟2）所得黑色粉末倒入質量為其10～20倍的水中，加入碳材料后，攪拌0.5～4h，過濾、烘干，得到黑色包覆碳的鎳鈷錳復合氧化物。

2.如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于所述鎳鹽為碳酸鎳、羰基鎳、草酸鎳、乙酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳、磷酸鎳、溴化鎳、碘化鎳中的一種或多種混合物；所述鈷鹽為碳酸鈷、羰基鈷、草酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、硫酸鈷、磷酸鈷、溴化鈷、碘化鈷中的一種或多種混合物；所述錳鹽為碳酸錳、羰基錳、草酸錳、乙酸錳、硝酸錳、氯化錳、硫酸錳、磷酸錳、溴化錳、碘化錳中的一種或多種混合物。

3.如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于所述鎳鈷錳復合氫氧化物、鎳鈷錳復合羥基氧化物、鎳鈷錳復合碳酸鹽、鎳鈷錳復合羰基化合物的分子式分別為Ni_xMn_yCo_z (OH)₂、Ni_xMn_yCo_zO(OH)、Ni_xMn_yCo_zCO₃、Ni_xMn_yCo_z (CO)₈，其中，鎳，鈷，錳摩爾數為0.025≤x≤0.95，0.025≤y≤0.95，0.025≤z≤1.2。

4.如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于所述兩段煅燒的第一段煅燒的升溫速率為1～10℃/min，升溫到300～500℃，保溫4～12 h；第二段的升溫速率為1～8℃，升溫到500～900℃，保溫1h～5h。

5.如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于所述碳材料為活性炭、乙炔黑、中間相碳微球、導電炭黑、碳纖維、碳納米管或石墨烯。

6.如權利要求1或5所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于所述碳材料的質量為鎳鈷錳復合氧化物質量的1～15%。