[發明專利]一種高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201511025220.0
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105633367A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 王曉偉
• 申請（專利權）人: 王曉偉
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/525;H01M4/587;H01M10/0525
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技術領域

本發明涉及一種高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池自商業化以來，鋰離子電池所用的正極材料大多為鎳酸鋰、錳 酸鋰或三元材料等，其組分主要是鎳酸鋰加導電劑再加粘結劑，所述鎳酸鋰為 鎳酸鋰、錳酸鋰或三元等；負極材料大多采用石墨為活性物質，再添加一些導 電劑和粘結劑；其優點是容量較高，循環壽命長，但是鎳資源匱乏、價格昂貴 且具有毒性，因此尋求價格優廉、性能可靠、環境友好的正極材料成為鋰離子 電池的重要研究方向。以錳酸鋰為代表的尖晶石型正極材料和三元材料層狀氧 化物在過去十年中得到廣泛研究，但是由于其各自存在的缺陷制約了他們的發 展前景。另外，正負極材料組成的體系有個共同的特點就是放電后期，尤其是 在放電結束時，電壓下降非?？?，也就是在這個電壓區間里面，鋰離子電池的 容量幾乎沒有了。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何克服現有技術的上述缺陷，提供一種高純 度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料按重量份計， 由以下組分按照所示比例制備而成，硫/炭復合材料40、鎳酸鋰50、45％的硝酸 鐵鋰溶液30、鱗片石墨4、粘結材料4。

本高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料制備方法包括以下步驟：

(1)按照上述重量份比例，將碳材料與升華硫或硫磺粉放入二氧化鋯或 瑪瑙球磨罐，在手套箱中將球磨罐注入高純惰性氣體后，置于行星球磨機上球 磨5h，球磨轉速為500r/min，單質硫和碳的質量比為1:2～3∶2；即得硫/碳復 合材料，將該硫/碳復合材料在烘箱中以10℃/min的加熱速率升溫至150℃，并 在此溫度下保溫24h；

(2)將硫/碳復合材料分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯 仿中，超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散；

(3)將鎳酸鋰、45％的硝酸鐵鋰溶液、鱗片石墨、粘結材料的加入混合 溶液中，再次超聲或者攪拌，加入或不加摻雜酸，整個混合溶液體系呈酸性， 其pH值介于2～4之間；

(4)在冰水浴和惰性氣氛保護下，加入過硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶 液，恒溫下攪拌反應24h，然后將反應產物離心分離，洗滌，放入60℃的真空 干燥箱中烘干，研磨至粉末。

本發明一種高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料制備方法方法簡單，成本 低廉，克服了鋰離子電池因為保護板自放電而造成失效的缺陷，從而改善整個 電池組的自放電，實現延長鋰電池存放時間的目的，保證用戶使用完用電器而 不充電的情況下可以儲存較長的時間。

具體實施方式

本高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料按重量份計，由以下組分按照所示 比例制備而成，硫/炭復合材料40、鎳酸鋰50、45％的硝酸鐵鋰溶液30、鱗片石 墨4、粘結材料4。所述45％的硝酸鐵鋰溶液為60％的硝酸鐵鋰溶液。所述正極 材料為鎳酸鋰。所述導電劑為鱗片石墨

本高純度硫/炭包覆的鎳酸鋰正極材料制備方法包括以下步驟：

(1)按照上述重量份比例，將碳材料與升華硫或硫磺粉放入二氧化鋯或 瑪瑙球磨罐，在手套箱中將球磨罐注入高純惰性氣體后，置于行星球磨機上球 磨5h，球磨轉速為500r/min，單質硫和碳的質量比為1:2～3∶2；即得硫/碳復 合材料，將該硫/碳復合材料在烘箱中以10℃/min的加熱速率升溫至150℃，并 在此溫度下保溫24h；

(2)將硫/碳復合材料分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯 仿中，超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散；

(3)將鎳酸鋰、45％的硝酸鐵鋰溶液、鱗片石墨、粘結材料的加入混合 溶液中，再次超聲或者攪拌，加入或不加摻雜酸，整個混合溶液體系呈酸性， 其pH值介于2～4之間；

(4)在冰水浴和惰性氣氛保護下，加入過硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶 液，恒溫下攪拌反應24h，然后將反應產物離心分離，洗滌，放入60℃的真空 干燥箱中烘干，研磨至粉末。

本發明包括但不限于上述實施方式，任何符合本權利要求書描述的產品， 均落入本發明的保護范圍之內。