[發明專利]一種鋰離子電池復合正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710209013.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106935830B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 王禹舟;賀春華;張海燕;李運勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01G11/50
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達律師事務所
• 代理人: 張燕玲;楊曉松

1.一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將Li源、Ni源、Co源和Mn源投入去離子水中，將此混合溶液作為A液；再稱取與上述總金屬離子等摩爾的檸檬酸，和乙二醇一起溶于酒精作為B液；將A液滴加入B液，采用水浴于60℃磁力攪拌，滴加完畢后，升溫至95℃，此時溶液變成濕凝膠；接著將濕凝膠置于真空干燥箱中于120℃干燥得到干凝膠，研磨得到聚合物前驅體；再將前驅體分階段升溫，先升溫至450～550℃保溫3小時，再在800～950℃焙燒6h～8h得到粉末Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂；

(2)10g丙烯酸型陽離子交換樹脂在100ml 0.05mol·L^-1的乙酸鎳溶液中浸泡6h；將浸泡后的樹脂用去離子水洗至中性，在60℃下干燥12h；將干燥后的樹脂與含40g KOH的乙醇混合，在80℃下攪拌直至混合呈印泥狀的混合物；將混合物置于70℃干燥箱中干燥48h，所得產物用粉碎機粉碎；將粉碎物在氮氣氛圍下以2℃/min的升溫速率升至850℃，并在850℃保溫2h；將碳化后的產物加入到3mol·L^-1的HCl中，攪拌超過12h；將攪拌后的產物用去離子水清洗，直至pH為7，并在70℃下干燥12h即得到三維石墨烯；

(3)將步驟(1)制得的Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂和步驟(2)制得的三維石墨烯混合，在高能球磨機內以800～1000r/min研磨5～8h，得到Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂/三維石墨烯；

(4)將Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂/三維石墨烯與粘結劑和導電劑以質量比8:1:0.45的比例混合，加入去離子水攪拌后得到漿料；將該漿料均勻涂覆于鋁箔上在真空條件下保溫，保溫時間為15～24h，保溫溫度為80～100℃，得到鋰離子電池復合正極片。

2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所得Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂中x和y的值分別是0.2和0.3，或者1/3和1/3，或者0.1和0.102。

3.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述Li源為醋酸鋰、硝酸鋰或碳酸鋰；所述Ni源為Ni的醋酸鹽、硝酸鹽或碳酸鹽；所述Co源為Co的醋酸鹽、硝酸鹽或碳酸鹽；所述Mn源為Mn的醋酸鹽、硝酸鹽或碳酸鹽。

4.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述檸檬酸和乙二醇的摩爾比為1:1～1:4。

5.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)所述高能球磨機需要在氮氣保護下球磨。

6.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(4)所述粘結劑為質量比1:1的羧甲基纖維素和苯乙烯系熱塑性彈性體；所述導電劑為乙炔黑。

7.一種根據權利要求1-6任一項所述的制備方法制備得到的鋰離子電池復合正極材料。

8.根據權利要求7所述的鋰離子電池復合正極材料在鋰離子超級電容器中的應用。