[發明專利]一種鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710573432.5
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107331849A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 張國慶;余劍琳;李新喜;李浩華;何鳳琪
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1.將鎳鹽、鈷鹽和鋁鹽溶于去離子水中混合均勻，在惰性氣體保護下，連續攪拌，滴加堿液控制溶液pH值，反應制得鎳鈷鋁酸鋰正極材料前驅體；

S2.將金屬鹽溶于有機溶劑中，攪拌至完全溶解形成金屬鹽溶液，加入步驟S1所得鎳鈷鋁酸鋰正極材料前驅體在室溫攪拌反應，烘干制成鎳鈷鋁酸鋰正極前驅體/金屬鹽復合材料；

S3.將步驟S2所得鎳鈷鋁酸鋰正極前驅體/金屬鹽復合材料與鋰鹽混合均勻，在惰性氣氛下進行煅燒，制備鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物復合正極材料；

S4.將步驟S3得到的鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物復合正極材料與碳納米管混合后超聲，過濾，烘干，制得鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料。

2.根據權利要求1所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述鎳鹽、鈷鹽和鋁鹽的摩爾比為(80～85)：(10～15)：5，所述鎳鹽、鈷鹽和鋁鹽的總摩爾數與去離子水的摩爾體積比為1：(2～10)mol/L；所述的鎳鹽為乙酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳中的一種以上，所述的鈷鹽為乙酸鈷、硫酸鈷或氯化鈷中的一種以上，所述的鋁鹽為乙酸鋁、硫酸鋁或氯化鋁中的一種以上。

3.根據權利要求1所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述pH值為10～13，所述堿液為氫氧化鈉與氨水的混合液，所述氫氧化鈉與氨水的體積比為(1～99)：(99～1)，所述惰性氣體為氬氣或氮氣。

4.根據權利要求1所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述金屬鹽與有機溶劑的摩爾體積比為(1～9)：(9～1)，所述金屬鹽與鎳鈷鋁酸鋰正極材料前驅體的質量比為(0.001～0.05)：1；所述金屬鹽為硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鋯、硝酸鋅、硫酸鎂、硫酸銅、硫酸鋯、硫酸鋅、磷酸鎂、氯化鎂、氯化銅、氯化鋯、氯化鋅、乙酸鎂、乙酸銅、乙酸鋯或乙酸鋅中的一種以上；所述有機溶劑為甲醇、無水乙醇、異丙醇、丙酮、甲基丁酮或甲基異丁酮。

5.根據權利要求1所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述攪拌的速率為300～800rpm，所述攪拌的時間為0.5～5h。

6.根據權利要求1所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中所述鎳鈷鋁酸鋰正極前驅體/金屬鹽復合材料與鋰鹽的配比關系1：(1～1.1)；所述煅燒的溫度為700～900℃，所述煅燒的時間為1h～8h，所述煅燒的升溫速率為2～5℃/min，所述惰性氣氛為氬氣或氮氣。

7.根據權利要求1所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S4中所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物復合正極材料與碳納米管的質量比為(95～99.5)：(0.5～5)，所述超聲的時間為1～5h。

8.一種鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料，其特征在于，鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料是通過權利要求1-7任一項所述的方法制得。

9.根據權利要求8所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料，其特征在于，所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料的化學分子式為LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂，其中0.8≤x<1，0.01<y<0.2。

10.權利要求8或9所述鎳鈷鋁酸鋰@金屬氧化物/碳納米管復合正極材料在鋰離子電池領域中的應用。