[發明專利]一種鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810325756.1
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108550810B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 郝虹陽;厲運杰;王世旭;宋紅芳;荊孟娜;張宏立
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 楊霞

本發明公開了一種鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：S1、將NiSO₄、MnSO₄、CoSO₄、Ce(NO₃)₃制成混合溶液，然后加到NaOH溶液中，攪拌，靜置沉淀，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到正極材料前驅體；S2、將正極材料前驅體與LiOH于無水乙醇中混合，球磨后進行活化處理，得到活化材料；S3、將活化材料煅燒，煅燒過程在活化材料表面進行碳包覆，得到鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料。本發明提出的一種鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料的制備方法，有效穩定三元正極材料的層狀結構，抑制陽離子混排，同時提高了三元正極材料的倍率容量、循環性能及電子導電率等性能。

技術領域

本發明涉及電池正極材料技術領域，尤其涉及一種鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料的制備方法。

背景技術

能源短缺和環境污染是當今世界面臨的兩大難題，大力開發可再生能源和發展新能源汽車是解決這兩大難題的有效途徑，而高效的能量存儲系統是實現這兩個途徑的關鍵。鋰離子電池因其能量密度高，壽命長，環境友好等特點成為最受歡迎的能量存儲系統。

鋰離子電池發展的關鍵在于尋求具有高能量密度、高安全性、環境友好和價格低廉特點的電池材料，而正極材料在鋰離子電池的發展中又起到了決定性的作用。在眾多鋰離子正極材料中，三元材料因具有高理論容量、熱穩定性好、高離子遷移等優點而受到了廣泛的關注。然而，目前三元正極材料存在倍率容量低、電子導電率低、陽離子混排、循環性能差的缺陷，限制了鋰離子電池的發展。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料的制備方法，通過優化制備工藝，有效穩定三元正極材料的層狀結構，抑制陽離子混排，同時提高了三元正極材料的倍率容量、循環性能及電子導電率等性能。

本發明提出的一種鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將NiSO₄、MnSO₄、CoSO₄、Ce(NO₃)₃制成混合溶液，然后加到NaOH溶液中，攪拌，靜置沉淀，過濾，用水洗滌至中性，干燥，得到正極材料前驅體；

S2、將正極材料前驅體與LiOH于無水乙醇中混合，球磨后進行活化處理，得到活化材料；

S3、將活化材料煅燒，煅燒過程在活化材料表面進行碳包覆，得到鈰摻雜與碳包覆相結合改性三元正極材料。

優選地，S1中，將NiSO₄、MnSO₄、CoSO₄、Ce(NO₃)₃制成混合均勻的溶液，然后緩慢滴加到NaOH溶液中，在pH＝10.5～11.2的體系下攪拌1.5～2.5h，靜置沉淀，過濾，用水洗滌至中性，在70～140℃溫度條件下干燥24～35h，得到正極材料前驅體。

優選地，將NiSO₄、MnSO₄、CoSO₄、Ce(NO₃)₃制成混合均勻的溶液，然后緩慢滴加到NaOH溶液中，在pH＝11的體系下攪拌2h，靜置沉淀，過濾，用水洗滌至中性，在80～120℃溫度條件下干燥26～30h，得到正極材料前驅體。

優選地，S2中，將正極材料前驅體與LiOH于無水乙醇中混合，采用行星式球磨機進行球磨；其中，研磨介質為瑪瑙球，球磨轉速為100～300r/min，球磨時間為2～6h。