[發明專利]一種還原氧化石墨烯-氧化鎳鈷鋁鋰復合正極材料、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810645221.2
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108832106A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 陳榮;張海燕
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種還原氧化石墨烯?氧化鎳鈷鋁鋰復合正極材料、其制備方法及其應用，復合正極材料包括還原氧化石墨烯和所述還原氧化石墨烯包覆的具有式Ⅰ結構的材料：LiNi_xCo_yAl_1?x?yO₂式Ⅰ；0.8<x<1，0.01<y<0.2。該材料通過采用非活性物質石墨烯包覆具有式Ⅰ結構的材料，導電性提高，從而使其具有較高首次放電容量和循環性能，還具有較高的倍率性能和熱穩定性。在2.7～4.3V，0.1C電流下，材料首次放電比容量達到215.8mAh·g^?1，首次庫倫效率為91.01％；1C電流下循環200周，容量保持率在85.6％，石墨烯摻雜氧化鎳鈷鋁鋰復合正極材料能夠有效提高材料的吸收峰溫度。

技術領域

本發明屬于鋰電池材料技術領域，尤其涉及一種還原氧化石墨烯-氧化鎳鈷鋁鋰復合正極材料、其制備方法及其應用。

背景技術

自索尼公司于1990年最先將鋰離子電池實用化，直至今日一直受到極大關注。鋰離子電池因其能量密度高、循環壽命長、自放電程度小、無記憶效應、環境友好等特點而得到廣泛的應用于電動工具、數碼產品和醫療設備等方面。鋰離子電池主要是由正負極材料、隔膜、電解液等部分組成的，而正極材料是決定鋰離子電池整體性能及成本的最核心的部分之一，其特性對電池的能量密度、循環壽命、安全性等具有直接影響，所以其研究與進展一直受到科學界的廣泛關注。

隨著信息時代的不斷發展，對鋰離子電池的各項性能也產生了更高的要求。目前，最具商用價值的三元正極材料主要為富鎳型的鎳鈷鋁酸鋰LiNi_xCo_yAl_1-x-y0₂(0.8&lt;x&lt;1，0.01&lt;y&lt;0.2)，其綜合了LiCoO₂的穩定性、LiNiO₂的高容量性等優點，具有極高的比容量，是取代LiCoO₂的最理想材料，已成為近年來動力電池行業的研究重點之一。

但是隨著鎳含量的增加，使得其綜合性能存在不足:①在高脫鋰狀態下的鎳鈷鋁(NCA)有著高濃度的不穩定的Ni⁴⁺離子，會在NCA材料表面生成更穩定的NiO，使材料表面阻抗增加，降低容量。②NCA正極材料在空氣中表面會像其他富鎳系正極材料一樣快速地吸收水和二氧化碳而生成氫氧化鋰和碳酸鋰，其中氫氧化鋰能與電解液六氟磷酸鋰反應生成HF。一種用來改善富鎳型正極材料的電化學性能和熱穩定性的有效途徑是在NCA正極材料包覆一層非活性的納米層，這些包覆層能有效的減少活性材料與電解液的直接接觸，減輕其受到的電解液腐蝕，同時也減少了本體材料金屬離子的溶出，維持材料在充放電過程中的結構穩定。但這樣做的話，導電性又存在不足。因此，需要探索能有效解決上述問題的方法顯得格外重要。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種還原氧化石墨烯-氧化鎳鈷鋁鋰復合正極材料、其制備方法及其應用，該復合正極材料具有較高的容量和循環性能。

本發明提供了一種還原氧化石墨烯-氧化鎳鈷鋁鋰復合正極材料，包括還原氧化石墨烯和所述還原氧化石墨烯包覆的具有式Ⅰ結構的材料：

LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂ 式Ⅰ；

其中，0.8&lt;x&lt;1，0.01&lt;y&lt;0.2。

優選地，所述還原氧化石墨烯和具有式Ⅰ結構的材料的質量比為0.5～5:95～99.5。

優選地，所述0.8&lt;x&lt;0.85；0.12&lt;y&lt;0.2。

優選地，所述x＝0.815；y＝0.15。