[發明專利]一種LiNixCoyMnl-x-yBrzO2-z/石墨烯復合正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610241001.4
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105742627A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 朱繼平;祝杰;姚海寧;王娟;張陽陽;王飛鴻;張春芳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M4/583;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 張雁

1.一種LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z/石墨烯復合正極材料的制備方法，其特征在于:讓溴元素進入氧化鎳鈷錳鋰晶格內，取代部分位置上的O^2-,然后將溴摻雜氧化鎳鈷錳鋰與氧化石墨烯混合后經水熱法制備得到的，包括如下步驟：

(1)將鎳源、鈷源、錳源、溴源以及鋰鹽和助燃劑按一定的摩爾比混合，加入溶劑A中進行攪拌，然后依次經干燥、升溫、保溫、冷卻至室溫后研磨并過400目篩后得LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z正極材料，其中0<x<0.6，0<y<0.6，0<z<0.1；

(2)將氧化石墨加入到溶劑B中超聲分散0.5~5h，得到氧化石墨烯溶液；

(3)將上述(1)制備的LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z溶于無水乙醇中，通過磁力攪拌使其分散均勻，再向其中逐滴加入上述氧化石墨烯溶液及適量的還原劑，并繼續攪拌0.5~3h；

(4)將上述含有LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z及氧化石墨烯的懸浮液移至含聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓釜中，在100℃~200℃下連續反應2~24h，冷卻到室溫后洗滌、離心、干燥，即可得到LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z/石墨烯復合正極材料。

2.根據權利要求1所述的LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z/石墨烯復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的鈷源為碳酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷中的一種或幾種；

所述的鎳源為碳酸鎳、乙酸鎳、硝酸鎳中的一種或幾種；

所述的錳源為碳酸錳、乙酸錳、硝酸錳中的一種或幾種；

所述的溴源為溴化鋰、溴化銨中的一種或幾種，添加量為所述氧化鈷鎳錳鋰質量的1~10%；

所述的鋰鹽為碳酸鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰中的一種或幾種；

所述的助燃劑為甘氨酸、酒石酸、檸檬酸等中的一種或幾種，其用量與過渡金屬離子的摩爾比為(0.5~2):1；

所述的溶劑A為乙二醇、丙酮或去離子水。

3.根據權利要求1所述的LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z/石墨烯復合正極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述干燥是在70~90℃干燥8~12小時；所述保溫是升溫至300~600℃并保溫4~8小時，再升溫至700~850℃保溫12~18小時。

4.根據權利要求1所述LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z/石墨烯復合正極材料的制備方法，其特征在于:步驟（1）所述升溫的升溫速率為4℃/min。

5.根據權利要求1所述的LiNi_xCo_yMn_l-x-yBr_zO_2-z/石墨烯復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨的制備方法包括以下步驟：

（1）在裝有2.8~3.2g石墨粉和17-19g高錳酸鉀混合物的燒瓶中加入體積比為8~10:1的濃硫酸和磷酸的混合物;

（2）將上述混合物加熱到50~70℃攪拌8~24h；

（3）再將上述混合物冷卻到室溫，緩慢倒入事先凍好的冰塊上，此冰塊是由400ml左右水和8~10ml的質量分數為30%左右的過氧化氫溶液組成的，靜置一段時間直至冰塊完全融化；

（4）再用水、稀鹽酸、乙醇分別清洗后干燥得到氧化石墨。