[發(fā)明專(zhuān)利]一種石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610138019.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105633381B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊孟娜;張傳明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

本發(fā)明提供一種石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元正極材料的制備方法，通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備出鎳鈷鋁鈦四元材料；將固體碳源與鎳鈷鋁鈦四元材料按質(zhì)量比為3:0.1?1進(jìn)行混合、球磨，得到混合物；將混合物通過(guò)有機(jī)蒸發(fā)鍍膜儀將其蒸發(fā)到硅基體表面，得到樣品A；將金屬催化劑均勻地蒸鍍?cè)跇悠稟的表面，即可得到樣品B；將樣品B置于石英管中，再置于管式爐中進(jìn)行真空燒結(jié)，即得到完美包覆的石墨烯基鎳鈷鋁鈦四元正極材料。其可以大大改善正極材料的導(dǎo)電性與安全性能，顯著提高鋰離子電池的比能量與比功率，并增加正極材料的導(dǎo)電性與穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料，具體涉及一種石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池相比于其他傳統(tǒng)的鎳鎘電池、鎳氫電池和鉛酸電池等具有以下優(yōu)點(diǎn)：比能量高、功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染等優(yōu)點(diǎn)，是目前便攜式電子產(chǎn)品的可充電電池主要選擇對(duì)象。但是因?yàn)檎龢O材料的比容量較低，且又需要額外負(fù)擔(dān)負(fù)極的不可逆容量損失，因此提高正極材料的能量密度與安全性一直是鋰離子電池研究的關(guān)鍵所在。層狀鎳鈷鋁鈦四元材料具有高比能量、成本較低、循環(huán)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可有效彌補(bǔ)鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰各自的不足，因此四元材料的開(kāi)發(fā)成為正極材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

石墨烯作為一種二維六方晶格結(jié)構(gòu)的新型層狀碳材料，它是由sp2 雜化的碳原子構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為緊密排列并呈現(xiàn)二維蜂窩狀格子，同時(shí)具有非常高的導(dǎo)電性和非常大的比表面積；石墨烯具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性決定了它可以作為導(dǎo)電基體制備納米復(fù)合材料，可以改進(jìn)復(fù)合材料的導(dǎo)電性；石墨烯的二維納米層狀結(jié)構(gòu)以及較大的比表面積，又使其可以增加復(fù)合改性材料的導(dǎo)電性與穩(wěn)定性。因此，將四元鎳鈷鋁鈦正極材料與石墨烯進(jìn)行復(fù)合，制備一種新型的石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元正極材料，可以大大改善正極材料的導(dǎo)電性與安全性能，顯著提高鋰離子電池的比能量與比功率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元正極材料的制備方法，本發(fā)明制備的石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元正極材料具有高的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中正極材料導(dǎo)電性能不高以及比能量低等問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種石墨烯基復(fù)合鎳鈷鋁鈦四元正極材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備出鎳鈷鋁鈦四元材料Li(Ni_xCo_yAl_zTi_z)O₂，其中x+y+2z=1, 0.7≤x<1, 0.05≤y≤0.1, 0.05≤z≤0.1；

（2）將固體碳源與鎳鈷鋁鈦四元材料按質(zhì)量比為3:（0.1-1）進(jìn)行混合、球磨，得到混合物；

（3）將混合物通過(guò)有機(jī)蒸發(fā)鍍膜儀將其蒸發(fā)到硅基體表面，得到樣品A；

（4）將樣品A再放入有機(jī)蒸發(fā)鍍膜儀中，將金屬催化劑均勻地蒸鍍?cè)跇悠稟的表面，即可得到樣品B；

（5）將樣品B置于石英管中，再置于管式爐中進(jìn)行真空燒結(jié)，即得到包覆的石墨烯基鎳鈷鋁鈦四元正極材料。

進(jìn)一步方案，所述步驟（1）中的鎳鈷鋁鈦四元材料的制備如下：按照鎳鈷鋁鈦四元材料中鎳、鈷、鋁、鈦四元素的摩爾比，將硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋁、硫酸氧鈦與去離子水混合配制為鎳鈷鋁鈦混合溶液；再將鎳鈷鋁鈦混合溶液、酒石酸鈉溶液和碳酸鈉溶液一起加入反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌反應(yīng)；反應(yīng)沉淀物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得球形碳酸鹽前驅(qū)體；再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰進(jìn)行球磨混合，并在氧氣氣氛下煅燒，即可得到鎳鈷鋁鈦四元材料Li(Ni_xCo_yAl_zTi_z)O₂，其中x+y+2z=1, 0.7≤x<1, 0.05≤y≤0.1, 0.05≤z≤0.1。