[發明專利]氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810893690.6
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN108807950B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 何蕊;劉振法;張利輝;李文;魏愛佳;白薛
• 申請（專利權）人: 河北省科學院能源研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張曉龍

1.一種氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料，其特征在于，其包括富鎳三元復合電極材料以及修飾層；所述富鎳三元復合電極材料包括如下原料制備：碳酸鋰、碳酸鎳、碳酸鈷和碳酸錳，鋰元素、鎳元素、鈷元素和錳元素的摩爾比為1.0～1.1∶0.6～0.8∶0.2～0.1∶0.2～0.1；所述修飾層為金屬氟化物，所述金屬氟化物通過包覆與摻雜的雙重作用修飾所述富鎳三元電極材料；所述金屬氟化物占總電極材料質量百分比為1%～5%，

所述的氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料，由如下制備方法制得：

（1）依照摩爾比例將碳酸鋰、碳酸鎳、碳酸鈷和碳酸錳混合，進行干混球磨，干混的轉速為50~150轉/分，球料比為1∶5，混料時間為5~15小時，得到電極料；

（2）將步驟（1）中得到的電極料置于氧氣氣氛爐中進行燒結，燒結溫度為700℃～900℃，燒結時間12～24h，得到富鎳三元電極材料；

（3）稱取鋯、錫、鉬或鈰的可溶性鹽溶解于二次去離子水中，配制成0.001～0.2mol/L的溶液；

（4）稱取步驟（2）得到的富鎳三元電極材料加入（3）中所述的溶液中，充分攪拌，形成穩定的懸濁液，所述富鎳三元電極材料的濃度為1～500g/L；

（5）根據金屬氟化物的化學式的化學計量比，稱取與步驟（3）中的金屬元素相應量的氟化銨，并溶解于去離子水中，形成濃度為0.001～1mol/L的溶液；按照0.1～50ml/min的滴加速度，將配置好的氟化銨溶液滴入步驟（4）中的懸濁液中，邊滴加邊攪拌；

（6）待步驟（5）滴加完成后停止攪拌，靜置，放于80～100℃的烘箱蒸干水分，得到干燥的前驅體；

（7）將步驟（6）得到干燥的前驅體至于氧氣氣氛爐中450～500℃的溫度下燒結，得到具有氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料。

2.根據權利要求1所述的氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料，其特征在于，所述鋰元素、鎳元素、鈷元素和錳元素的摩爾比為1.04∶0.8∶0.1∶0.1。

3.根據權利要求1或2所述的氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料，其特征在于，所述金屬氟化物占總電極材料的質量百分比為3%。

4.根據權利要求3所述的氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料，其特征在于，所述金屬氟化物為氟化鋯、氟化錫、氟化鉬或氟化鈰中的一種。

5.根據權利要求1所述的氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料，其特征在于，金屬氟化物修飾層的厚度為0.5～50nm。

6.一種如權利要求1～5任一項所述的氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

（1）依照摩爾比例將碳酸鋰、碳酸鎳、碳酸鈷和碳酸錳混合，進行干混球磨，干混的轉速為50~150轉/分，球料比為1∶5，混料時間為5~15小時，得到電極料；

（2）將步驟（1）中得到的電極料置于氧氣氣氛爐中進行燒結，燒結溫度為700℃～900℃，燒結時間12～24h，得到富鎳三元電極材料；

（3）稱取鋯、錫、鉬或鈰的可溶性鹽溶解于二次去離子水中，配制成0.001～0.2mol/L的溶液；

（4）稱取步驟（2）得到的富鎳三元電極材料加入（3）中所述的溶液中，充分攪拌，形成穩定的懸濁液，所述富鎳三元電極材料的濃度為1～500g/L；

（5）根據金屬氟化物的化學式的化學計量比，稱取與步驟（3）中的金屬元素相應量的氟化銨，并溶解于去離子水中，形成濃度為0.001～1mol/L的溶液；按照0.1～50ml/min的滴加速度，將配置好的氟化銨溶液滴入步驟（4）中的懸濁液中，邊滴加邊攪拌；

（6）待步驟（5）滴加完成后停止攪拌，靜置，放于80～100℃的烘箱蒸干水分，得到干燥的前驅體；

（7）將步驟（6）得到干燥的前驅體至于氧氣氣氛爐中450～500℃的溫度下燒結，得到具有氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（7）得到的具有氟化物修飾的富鎳三元復合電極材料為α-NaFeO₂層狀結構。