[發明專利]一種錫-石墨烯氣流包覆高鎳三元鋰電池電極材料的方法

在審

• 申請號: 201810156193.8
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108400303A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
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本發明涉及高鎳三元鋰電池電極材料領域，具體涉及一種錫?石墨烯氣流包覆高鎳三元鋰電池電極材料的方法。所述方法包括：配制高鎳的鎳、鈷、錳、鋰的硝酸鹽，霧化干燥得到預混料，Ni：Co：Mn：Li的摩爾比為：0.7～1.2:0.1～0.3:0.1～0.5：1～1.5；預混料750℃～860℃下焙燒0.8～1.5h，氣流磨得納米微粒A；將錫與石墨烯在氮氣保護下熔化為錫液B，金屬錫與石墨烯的質量比0.1～0.3:15～25；將納米微粒A和錫液B以壓力0.2Mpa～0.4Mpa的氮氣為輸送氣體，在氣流對撞機對撞，納米微粒A和錫液B的流速為340m/s以上。該方法能保證高鎳三元材料的高容量密度，包覆劑少。

技術領域

本發明涉及高鎳三元鋰電池電極材料領域，具體涉及一種錫-石墨烯氣流包覆高鎳三元鋰電池電極材料的方法。

背景技術

鋰離子電池和傳統的蓄電池比較起來，不但能量更高，放電能力更強，循環壽命更長，而且其儲能效率能夠超過90%,以上特點決定了鋰離子電池在電動汽車、存儲電源等方面極具發展前景。隨著各類電子產品的功能與性能不斷地提升，對電池能量密度的要求也更加強烈。過去，為了提升電池的電容量，幾乎都從電池設計來著手，但是此種方法目前已趨近極限，想再提高電池的電容量，必須更換新的材料體系。

鎳鈷錳酸鋰三元材料是近年來開發的一類新型鋰離子電池正極材料，具有容量高、循環穩定性好、成本適中等重要優點，由于這類材料可以同時有效克服鈷酸鋰材料成本過高、錳酸鋰材料穩定性不高、磷酸鐵鋰容量低等問題，在電池中已實現了成功的應用。

鎳鈷錳酸鋰中Ni為主要活性元素。鎳作為提高容量的關鍵，為了實現高容量，高鎳含量的三元材料成為研究的重點。然而當提高鎳含量時，Ni₂₊占據Li₊位置，加劇了陽離子混排，活性物質結構的變化、非活性物質的產生和界面膜的生成等使得熱穩定性差、大倍率穩定性差。

目前主要通過元素摻雜和表面包覆來改善。但提升性能有限。特別是包覆，由于在鎳鈷錳三元材料制備過程中難以有效的使包覆材料均勻完整的包覆微粒，通常需要加入較多的包覆劑，導致比容量降低。

申請號為201610950386.1 的中國專利申請公開了一種新型的高比容量氮摻雜石墨烯鎳鈷錳酸鋰復合材料，可按如下方法制備：(1)采用Hummers法制備氧化石墨烯；(2)將鎳鈷錳酸鋰三元材料與氧化石墨烯混合，進行超聲處理，然后冷凍干燥得到復合材料；(3)通過等離子體法對所述復合材料進行氮摻雜，即得。本發明提供的制備方法簡單易行，摻雜氮后的石墨烯三元復合材料導電性大幅提高，電池比容量可達200mAh/g，循環穩定性也得到很大提高。

申請號為201410387078.3 的中國專利申請公開了一種鎳鈷錳酸鋰的制備方法，(1)將鎳鈷錳氫氧化物、碳酸鋰、氟化鋁混合物質量比按1：1：0.001比例研磨，使其混合均勻，得到A料；(2)將A料裝入容器置于加熱爐中升溫，到430℃后低溫保溫處理3.5h，保溫結束后繼續升溫至985℃后再高溫保溫處理11.5h，冷卻，得到B料；(3)將B料進行粗破碎后研磨；(4)再將研磨好的B料粉體升溫到985℃后高溫保溫處理3.5h，然后冷卻至常溫；(5)最后研磨并過篩粉體，得到標準粒度成品。優點：在現有鎳鈷錳酸鋰的基礎上進行氟化鋁摻雜，形成鋁摻雜型鎳鈷錳酸鋰成品，該成品結晶度好、性能穩定、安全性更加、能量密度更高、循環性能更好。