[發(fā)明專利]氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810480720.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108615869B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐士民;毛秦鐘;錢(qián)志挺;方明;封日升;李偉;吉同棕;王寅峰;吳海軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江美都海創(chuàng)鋰電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市領(lǐng)專知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11590
• 代理人: 林輝輪;張玲

1.氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1)：制備石墨烯；

步驟2)：將步驟1)制備得到的石墨烯和氮源按摩爾比混合均勻，在真空或保護(hù)氣體氛圍下煅燒，之后自然冷卻，得到混合物；將得到的所述混合物加入去離子水中，攪拌、過(guò)濾，制備得到氮化石墨烯；將得到的所述氮化石墨烯溶解在去離子水中，攪拌、過(guò)濾，除去不溶顆粒物，得到氮化石墨烯水溶液；

步驟3)：將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽分別按一定的鎳、鈷、錳和其他金屬的元素摩爾比溶于步驟2)制備得到的氮化石墨烯水溶液，通入保護(hù)氣體，攪拌，調(diào)節(jié)溶液pH值和溶液溫度，經(jīng)過(guò)反應(yīng)時(shí)間，制備得到產(chǎn)物Ⅰ，所述產(chǎn)物Ⅰ為氮化石墨烯負(fù)載摻雜鎳鈷錳氫氧化物的鎳鈷錳三元正極材料前驅(qū)體P1，所述保護(hù)氣體為氮?dú)狻⒑狻鍤庵械闹辽僖环N；

步驟4)：步驟3)制備得到的氮化石墨烯負(fù)載摻雜鎳鈷錳氫氧化物的鎳鈷錳三元正極材料前驅(qū)體P1，加入一定比例的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽水溶液；反應(yīng)通入保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)溶液pH值和溶液溫度，得到產(chǎn)物Ⅱ，所述產(chǎn)物Ⅱ?yàn)橐运鯬1為內(nèi)核和具有鎳鈷錳濃度梯度外殼三元正極材料前驅(qū)體P2；

步驟5)：將步驟4)得到的產(chǎn)物Ⅱ、鋰鹽、氧化物和氟化物按摩爾比混合均勻，所述氧化物為氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鍶、氧化銅和和氧化鎢中的至少一種，在空氣或氧氣氣氛下煅燒和冷卻，制備得到產(chǎn)物Ⅲ，所述產(chǎn)物Ⅲ為以氮化石墨烯負(fù)載摻雜鎳鈷錳三元正極材料為內(nèi)核和具有鎳鈷錳濃度梯度外殼的三元正極材料C1；

步驟6)：將步驟5)制備得到的產(chǎn)物Ⅲ和氧化物按摩爾比混合均勻，在空氣或氧氣氣氛下煅燒和冷卻，制備得到產(chǎn)物Ⅳ，所述產(chǎn)物Ⅳ為氧化物包覆的產(chǎn)物Ⅲ。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的所述氮源為含氮離子液體；所述氮源和石墨烯摩爾比為0.001～2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的所述煅燒的條件為：在真空或保護(hù)氣體氛圍中，以1～10℃/分鐘的速度升溫到300～900℃，并在此溫度下保持0.5～10小時(shí)，降溫到室溫。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中的所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽中的鎳、鈷、錳元素的摩爾比為(0.3～1)：

(0.2～1)：(0.2～1)；所述鎳鹽、鈷鹽、錳鹽的摩爾總濃度與氮化石墨烯的摩爾濃度比為1:(0.001～0.2)；所述溶液pH范圍為9.0～14.0；所述溶液溫度范圍為5～65℃；所述反應(yīng)時(shí)間范圍為0.5～30小時(shí)；所述產(chǎn)物Ⅰ的粒徑范圍為0.01～15微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中所述溶液pH范圍為9.0～14.0；所述溶液溫度范圍為20～65℃；所述反應(yīng)時(shí)間范圍為0.5～30小時(shí)；所述產(chǎn)物Ⅱ的粒徑范圍為0.05～50微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽的種類(lèi)為硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或醋酸鹽；所述其他金屬為銅、銀、鎂、鋁、鈦、釩、鋅、鍺、鉬、銦、銻、鉍、鋇、鎢、鈀、鍶、鈰、鈮、鋯、鎵中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟5)中所述的煅燒的條件為室溫升溫到250～850℃，保溫1～25小時(shí)，250～850℃升溫到500～1300℃，保溫1～25小時(shí)，降溫到室溫；所述產(chǎn)物Ⅲ的粒徑范圍為0.1～100微米。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟6)中所述的煅燒的條件為室溫升溫到50～850℃，保溫1～25小時(shí)，降溫到室溫；所述產(chǎn)物Ⅳ的粒徑范圍為0.1～100微米。

9.一種權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料的制備方法所制備的氧化物包覆氮化石墨烯負(fù)載鎳鈷錳正極材料在鋰離子二次電池中的應(yīng)用。