[發(fā)明專利]納米AZO包覆八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810585528.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108511737B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉耀春;史靈琪
• 申請（專利權(quán)）人: 淮安新能源材料技術(shù)研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 謝觀素

本發(fā)明公開了納米AZO包覆八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰復(fù)合材料及制備方法。采用兩步液相沉淀結(jié)合固相燒結(jié)法制備得到的納米AZO包覆八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰復(fù)合材料具有優(yōu)異的微觀結(jié)構(gòu)、高的比容量、好的抗腐蝕性、優(yōu)異的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及氧化鋁摻雜的氧化鋅（AZO）包覆八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰(LNMO)復(fù)合材料及制備方法。

背景技術(shù)

電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，其電源多使用鋰離子電池，因此鋰離子電池的能量密度決定著電子設(shè)備的續(xù)航能力。正極材料作為鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，其能量密度對鋰離子電池能量密度起著決定性作用。鎳錳酸鋰因其較高的能量密度以及優(yōu)異的耐低溫性能被認(rèn)為是非常具有應(yīng)用前景的鋰電池正極材料。然而鎳錳酸鋰也存在著導(dǎo)電性差、質(zhì)量比容量低等缺點(diǎn)，制備高電導(dǎo)率鎳錳酸鋰基正極材料是實(shí)現(xiàn)鎳錳酸鋰產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

氧化鋁摻雜的氧化鋅（AZO)是一種高電導(dǎo)率的半導(dǎo)體功能材料，因此其優(yōu)異的性能在諸多功能材料領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。將AZO包覆在鎳錳酸鋰顆粒表面得到的AZO包覆鎳錳酸鋰基復(fù)合材料是一種性能優(yōu)異的鋰電池正極材料，可以代替現(xiàn)有的鎳錳酸鋰成為高電壓正極材料的更優(yōu)選擇。授權(quán)公告號CN102983324 B公開的AZO包覆鎳錳酸鋰二次鋰電池正極材料及其制備方法，采用噴霧干燥+固相燒結(jié)的方法獲得中間產(chǎn)物鎳錳酸鋰，再采用直接將液體蒸干的方法包覆AZO，所形成的產(chǎn)品性能有待進(jìn)一步優(yōu)化提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種納米AZO包覆八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰基復(fù)合材料及制備方法，該方法可以制備得到納米AZO包覆的八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰(LNMO)復(fù)合材料，該復(fù)合材料用作鋰電池正極材料，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

納米AZO包覆八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰復(fù)合材料制備方法，包括以下制備步驟：

（1）將可溶性鎳鹽和錳鹽按鎳錳元素摩爾比1：3比例溶解于去離子水中，在25～50℃恒溫條件下劇烈攪拌，緩慢加入濃度0.5～2 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至9～12，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?～4小時(shí)，然后離心、洗滌、干燥得到中間產(chǎn)物前驅(qū)體；

（2）將步驟（1）得到的中間產(chǎn)物前驅(qū)體與鋰鹽的鋰元素摩爾比1：1.04-1.1混合后進(jìn)行煅燒，煅燒工藝為：以1～5℃/min速度升溫至400～600℃，保溫2～6小時(shí)；然后以1～5℃/min速度升溫至800～950℃，保溫15～25小時(shí)；隨后以1～5℃/min速度降溫至室溫，破碎過篩后得到八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰粉體；

（3）將可溶性鋅鹽、鋁鹽和螯合劑按照比例溶解于乙醇水溶液，得到AZO溶液，其中鋁離子物質(zhì)的量占鋅離子與鋁離子總物質(zhì)的量的0.5%～3%，螯合劑的物質(zhì)的量與鋅離子與鋁離子總物質(zhì)的量的比為1-3：1，乙醇水溶液中乙醇體積占比為≤50%；然后將步驟（2）得到的八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰粉體按照比例分散在該溶液中，AZO的質(zhì)量占八面體結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰粉體的質(zhì)量的0.2%-2%，再在50-80 ℃恒溫條件下向混合液中逐漸加入堿溶液調(diào)節(jié)混合液pH值達(dá)9-12，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?-4 h，然后離心、洗滌、干燥得到最終產(chǎn)物前驅(qū)體；

（4）將步驟（3）得到的最終產(chǎn)物前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，煅燒工藝為：從室溫以5-20℃/min的速度升溫至特定400-500 ℃，保溫1-4小時(shí)后降溫，得到AZO包覆鎳錳酸鋰復(fù)合材料。

本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（2）中所述鋰鹽為碳酸鋰、或者氫氧化鋰、或者氫氧化鋰水合物。

本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（3）中所述螯合劑為檸檬酸、或者檸檬酸水合物。

本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（3）中所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、或者氫氧化鉀溶液、或者氫氧化鋰溶液、或者以上兩種或三種溶液的混合液。