[發明專利]一種納米粒包覆鎳錳酸鋰正極材料的方法

在審

• 申請號: 201810052656.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108172810A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 王群華
• 申請（專利權）人: 王群華
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
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本發明公開了一種納米粒包覆鎳錳酸鋰正極材料的方法，本發明工藝過程相對簡單、易于操作、能耗小、成本低、容易實現大規模工業化、生產效率高、產品比容量和循環壽命高；本發明中所述的離子鍵修飾的氧化鎂納米粒子可以在正極材料中均勻分散，有效抑制了聚合物基體的結晶，進而保障了離子電導率的提高。

所屬技術領域

本發明涉及電池材料領域，具體涉及一種納米粒包覆鎳錳酸鋰正極材料的方法。

背景技術

固態化鋰離子電池是新一代鋰離子電池，它包含固態化電解質，替代了有機電解液，對解決傳統鋰離子電池可能存在的漏液和易燃等安全問題具有重大意義，便于設計加工，可制備成薄膜電池，具有更高的比能量。因此，固態化鋰離子電池也被認為是新一代裝載動力電源，具有廣大的應用前景。然而，開發出高性能的正極材料是實現固態化鋰離子電池實際應用的一個重大挑戰。

已有的全固態鋰離子電池正極材料存在比容量不高，多數材料的實際比容量僅為30-50mAh/g，電壓平臺低，循環性能差等缺陷。

已有制備方法中大多數采用磁控濺射、電子束蒸發和真空熱蒸發等物理氣相沉積技術，存在設備投入成本高、沉積速度慢、生產效率低、工藝復雜等問題。而本發明采用溶膠-凝膠-自蔓延燃燒法制備銦摻雜鎳錳酸鋰正極材料，該方法有利于工藝的簡化和降低成本、適合全固態鋰離子電池正極材料的大規模工業化推廣應用。

為提高鋰離子電池的安全效能，使用更加可靠的全固態電解質替代液體電解質已成為解決這一問題的重要選擇。聚氧化乙烯是應用最為成熟的固態電解質聚合物基體材料，鋰離子通過與聚氧化乙烯中乙氧鏈段的絡合達到在體系中傳導的目的。但是，線型的聚氧化乙烯在室溫下容易結晶，阻礙鋰離子的傳導，無法直接作為固態電解質材料。除了通過交聯、共聚等方法調整聚氧化乙烯基電解質結構可以抑制基體的結晶，在其中摻雜無機納米填料構建復合固態電解質體系也是破壞聚合物鏈段規整度的可行手段。

發明內容

本發明提供一種納米粒包覆鎳錳酸鋰正極材料的方法，本發明工藝過程相對簡單、易于操作、能耗小、成本低、容易實現大規模工業化、生產效率高、產品比容量和循環壽命高；本發明中所述的離子鍵修飾的氧化鎂納米粒子可以在正極材料中均勻分散，有效抑制了聚合物基體的結晶，進而保障了離子電導率的提高。

為了實現上述目的，本發明提供一種納米粒包覆鎳錳酸鋰正極材料的方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備得到鏑摻雜鎳錳酸鋰活性物質

將草酸鋰、氯化錳、檸檬酸鎳材料按（1-2）∶（2-3）∶（0.5-1.5）的質量比的稱量，溶于適量去離子水中得到溶液一；

用檸檬酸作為分散劑，在溶液一加入0.2-0.5mol/濃度的檸檬酸，得到溶液二；

將溶液二放入水浴鍋中，向里面加入適量氨水使其ph值調節到6-8，將混合溶液在65-90℃的水浴中加熱攪拌6-8小時，直至呈現出粘稠的濕凝膠狀態時停止加熱；

粘稠狀濕凝膠的在10-6托、75-95℃環境下真空干燥后得到鎳錳酸鋰正極材料前驅體；

把干燥后的鎳錳酸鋰正極材料前驅體和碳酸鏑產物研磨混合均勻后放入潔凈的坩堝中，倒入適量燃料，點燃燃料，自蔓延燃燒12-15分鐘，得到鏑摻雜鎳錳酸鋰活性物質；

（2）制備復合氧化鎂納米粒子

將氧化鎂納米粒子置于氫氧化鉀水溶液中活化處理，然后洗滌、干燥，得到表面具有羥基的氧化鎂納米粒子；所述氧化鎂納米粒子與所述氫氧化鉀水溶液的比例為15g/100mL-20g/100mL；所述氫氧化鉀水溶液的pH值為10-11；