[發明專利]一種新型鋰離子電池正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710638117.6
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107293731A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本發明涉及鋰離子電池領域，具體的涉及一種新型鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術：

鋰離子電池具有循環壽命長、功率密度高、能量密度高、電壓平臺高等優點，目前已廣泛用于移動電話、手提電腦等電子產品領域，但仍難以滿足電動汽車、電動工具等產品對倍率性能及安全性能的要求。正極材料是影響電池性能的關鍵因素。

目前鋰離子電池的正極材料應用最為普遍的是鈷酸鋰、錳酸鋰，鈷酸鋰有高容量特性、低安全性，錳酸鋰有高安全性但其容量低，鈷酸鋰克容量能達到160mAh/g，錳酸鋰的克容量則只有130mAh/g，如何提高鈷酸鋰的安全性能以及提高錳酸鋰的克容量性能是當前技術革新的重點。為了提高鈷酸鋰的安全性能常常對其進行包覆。

中國專利(CN201310087193.4)公開了一種高比容量石墨烯包覆鎳鈷錳酸鋰材料的制備方法，其主要是解決現有技術所存在的鎳鈷錳酸鋰的放電比容量較低，而高鎳的鎳鈷錳酸鋰，鎳和鋰在材料內部易發生混排現象造成鋰的析出，當空氣濕度較大時，析鋰現象較為嚴重等的技術問題。本發明采用鎳鈷錳酸鋰材料以及石墨烯薄片，在180℃條件下將石墨烯薄片溶于DMF溶液中配置成濃度為100-1000ppm的石墨烯DMF溶液，在攪拌的條件下將DMF溶液滴加到制備的鎳鈷錳酸鋰材料中，再將上述所得材料放入真空干燥箱中110-140℃烘干，即得成品。其雖然能改善鋰離子正極材料的比容量，但是包覆后的鋰離子正極材料導電性較差。

中國專利(201511021993.1)公開了一種多孔石墨烯包覆改性的鋰離子電池正極材料，由包覆層和鋰離子電池正極材料組成，包覆層為多孔石墨烯材料。本發明的多孔石墨烯包覆改性的鋰離子電池正極材料的制備方法：一、制備多孔石墨烯材料；二、制備多孔石墨烯包覆鋰離子電池正極材料。其采用多孔石墨烯包覆，解決了石墨烯完全并均勻包覆鋰離子電池正極材料時所導致的離子導電性差的問題，但是其孔狀孔徑不好控制，改性后的鋰離子正極材料的導電性需進一步完善。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種新型鋰離子電池正極材料的制備方法，該方法制得的鋰離子電池正極材料穩定性好，比容量大，倍率性能和循環性能好。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種新型鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將LiCl水溶液和極性有機物混合萃取，分離有機相和水相；

(2)將上述得到的有機相和胺類有機物混合攪拌，得到反應液；并將得到的反應液加入到帶有攪拌裝置的反應器中，邊攪拌邊向反應液中通入二氧化碳氣體，在10-60℃下攪拌反應10-60min，反應結束后，離心，得到的沉淀依次用無水乙醇、去離子水洗滌，干燥，得到碳酸鋰；

(3)配制濃度為0.5M的鈷鹽溶液，將鈷鹽溶液和檸檬酸鈉以質量比為(5-15)：1混合攪拌均勻后與濃度為3M的氫氧化鈉溶液同時加入到反應器中，30-60℃下攪拌反應，反應結束后陳化，過濾，干燥，得到的固體與上述制得的碳酸鋰混合后置于馬弗爐中950℃下處理6h，得到鈷酸鋰材料；

(4)將氧化石墨烯、去離子水、乙二醇混合攪拌，制得氧化石墨烯分散液，并加入步驟(3)制得的鈷酸鋰材料，500W功率超聲處理30min，得到混合分散液；

(5)將上述制得的混合分散液用注射器逐滴加入到由低溫冷凍浴控溫的接收液中，然后依次進行冷凍干燥、真空干燥，得到的固體加入到交聯劑溶液中，60℃水浴加熱處理后置于質量濃度為1-5wt％的水合肼溶液中處理，最后進行干燥，制得鋰離子電池正極材料。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述極性有機物為碳原子數為3-8的烷基醇中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述有機相和水相的體積比為(1-5)：1。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述LiCl水溶液的濃度為3-10mol/L。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述胺類有機物為十二烷基二甲基叔胺、辛烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述反應液中，胺類有機物的體積分數為30-70％。

作為上述技術方案的優選，步驟(4)中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的濃度為5-15mg/g，乙二醇的質量分數為10-30％。

作為上述技術方案的優選，步驟(4)中，所述氧化石墨烯、鈷酸鋰材料的質量比為(0.1-0.45)：80。