[發明專利]一種電容量和循環性能好的鋰電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810430503.0
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108767213A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 唐振華
• 申請（專利權）人: 唐振華
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙) 34126
• 代理人: 陳思聰

本發明公開了一種電容量和循環性能好的鋰電池正極材料及其制備方法，包括以下重量份的原料：碳酸鎂6?12份、氧化鋁8?13份、硫酸鎳5?8份、硫酸錳2.6?5份、動物骨4?8份、硫鐵礦7?10份、石墨烯4?6份和爬山虎3?6份。本發明原料來源廣泛，通過對不同的原料采用不同的制作工藝，將半成品進行二次煅燒并且進行固溶處理，制備的成品電容量高并且循環性能好，可以滿足人們的使用需求。

技術領域

本發明涉及鋰電池正極材料，具體是一種電容量和循環性能好的鋰電池正極材料。

背景技術

由于以石油和煤為主的化石燃料的不斷消耗，以及對于環境污染的不斷加重，如當前的霧霾天氣以及汽車尾氣已經成為人類健康的頭號殺手等，已經嚴重影響人類健康和生存環境。越來越多的人將目光投向新能源技術，開發新能源成為眾多國家的能源戰略重點，鋰電池是其中的一個重要方向，鋰離子電池以其優異的性能正成為最有潛力的動力源之一。

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池，與鉛酸、鎳鎘、鎳氫等傳統的二次電池相比，鋰離子電池具有工作電壓高、體積小、質量輕、容量密度高、無記憶效應、無污染，以及自放電小、循環壽命長等優點，鋰電池的主要組成包括正極材料、負極材料、電解液和隔膜材料。正極材料和負極材料決定著電池的能量密度和循環壽命。目前鋰電池的正極材料多采用鈷酸鋰材料和、錳酸鋰材料鎳酸鋰材料，鈷資源有限、價格昂貴并且對環境有害，這就限制了其應用；錳酸鋰材料的電容量和循環性能差；鎳酸鋰材料在高溫下存在安全隱患，這就為人們的使用帶來了不便。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電容量和循環性能好的鋰電池正極材料，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種電容量和循環性能好的鋰電池正極材料，包括以下重量份的原料：碳酸鎂6-12份、氧化鋁8-13份、硫酸鎳5-8份、硫酸錳2.6-5份、動物骨4-8份、硫鐵礦7-10份、石墨烯4-6份和爬山虎3-6份。

作為本發明進一步的方案：動物骨包括牛骨、羊骨、豬骨、雞骨、馬骨和魚骨中的至少一種。

作為本發明進一步的方案：石墨烯為加無水乙醇于球磨機中進行機械化球磨24-30小時，獲得具360-650um晶粒尺寸的粉末。

所述電容量和循環性能好的鋰電池正極材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將動物骨進行初步破碎得到骨預料，將骨預料在80-95攝氏度和1.0-1.4bar下蒸煮2-4小時，然后放入質量分數為5-8％的碳酸氫鈉溶液中浸泡3-4小時并且在600-720攝氏度下煅燒6-8小時，在進行粉碎和過120-150目篩，得到骨料；

步驟二，將爬山虎粉碎并且加入發酵罐中，在40-50攝氏度下發酵30-45小時并且每隔3小時攪拌一次，得到爬山虎發酵液；

步驟三，將硫鐵礦、硫酸錳、碳酸鎂和硫酸鎳加入攪拌槽并且在110-135攝氏度下反應2-4小時，得到第一混合物；

步驟四，將氧化鋁和石墨烯加入其總重量2-3倍的70-100攝氏度的去離子水中并且超聲處理，得到第二混合物；

步驟五，將骨料、第一混合物和第二混合物加入至摩爾濃度為0.3-0.4mol/L的氨水中并且以180-360rpm的轉速攪拌，邊攪拌邊滴加爬山虎發酵液并且在10-15分鐘內滴加完畢，完全滴加完畢后繼續攪拌并且持續2-3小時，然后在60-80攝氏度的烘箱中干燥，得到半成品；

步驟六，將半成品在300-420攝氏度下煅燒10-12小時，然后將煅燒產物進行粉碎分級至粒徑為60-80um，然后在800-940攝氏度下煅燒15-18小時，然后以5-8攝氏度/分鐘的冷卻至600-660攝氏度并且保持4-6小時，自然冷卻至室溫即可得到成品。