[發(fā)明專利]一種三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811518542.2 | 申請日： | 2018-12-12 |
| 公開（公告）號： | CN109585835A | 公開（公告）日： | 2019-04-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 廖喻星;白雪君;宋曉波;王剛慶 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海航天電源技術(shù)有限責(zé)任公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323 | 代理人： | 劉琰;賈慧琴 |
| 地址： | 201112 上海市閔行區(qū)*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 三元正極材料 金屬 制備 反應(yīng)前驅(qū)體 包覆 金屬有機(jī)框架材料 形貌 表面碳包覆 高溫固相法 溶劑熱反應(yīng) 循環(huán)穩(wěn)定性 倍率性能 三元材料 傳統(tǒng)的 鎳鈷錳 潛在的 碳骨架 鋰源 引入 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法，其包括以下步驟：步驟1：利用溶劑熱反應(yīng)生成的鎳鈷錳三金屬有機(jī)框架材料作為反應(yīng)前驅(qū)體；步驟2：將所述反應(yīng)前驅(qū)體和鋰源通過高溫固相法制備獲得三金屬MOF衍生三元正極材料；所述三金屬MOF衍生三元正極材料為表面碳包覆的Liz(NixCoyMn1?x?y)O2，其中，0≤x≤1，0≤y≤1,0≤1?x?y≤1，1.08≤z≤1.3。本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的復(fù)雜，形貌難控制的包覆手段，通過簡單易行的方式，引入MOF碳骨架進(jìn)行包覆，但不影響三元材料的結(jié)構(gòu)相，很大程度上提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和安全性，具有潛在的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬有機(jī)框架材料領(lǐng)域，具體涉及一種三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法。
背景技術(shù)
隨著全球能源短缺成為21世紀(jì)日益嚴(yán)重的問題之一，人們已經(jīng)開始用其它綠色能源替代不可再生的化石燃料，如太陽能、風(fēng)能和水力發(fā)電。與傳統(tǒng)的化石燃料不同的是，這些綠色能源中的大多數(shù)都受到了自然條件的制約因此無法持續(xù)提供可靠的能源供應(yīng)，同時在能源儲存和管理方面的困難也增加了成本。隨著微型電子設(shè)備日益增多以及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電源存儲逐漸向著體積小、穩(wěn)定且攜帶方便的方向發(fā)展。鋰電池作為一種重要的儲能技術(shù)，由于其能量密度高、循環(huán)壽命長、充電效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點而受到廣泛的研究。
相比負(fù)極材料的開發(fā)而言，鋰離子電池正極材料都傾向于選用比能量高、比功率大、自放電少、使用壽命長、安全性好的材料。但在實際生產(chǎn)中，出于性價比方面的考慮，對高性能新型正極材料的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于負(fù)極材料。而目前，電動汽車用鋰電池除了最常用的磷酸鐵鋰以及三元正極體系外，其他類型的電池正極材料的研究都相對滯后，且都有能量密度和功率密度較低的問題。因此，正極材料的開發(fā)與改進(jìn)對提高鋰電池的整體性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍具有現(xiàn)實而重要的意義。
金屬有機(jī)框架(Metal-organic Frameworks)材料，簡稱MOFs，是一種具有良好結(jié)晶度、由金屬中心和有機(jī)配體組成的用途廣泛的多孔材料。MOFs材料以其可控多變的結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)的孔道尺寸以及較大的比表面積等突出特點在催化、傳感、藥物傳輸、氣體存儲與分離等多個領(lǐng)域倍受關(guān)注。近年來，在電化學(xué)領(lǐng)域方面也取得了許多實質(zhì)性進(jìn)展，廣泛應(yīng)用于鋰離子電池，鋰空和鋰硫等電池的負(fù)極，但在鋰離子電池正極中的應(yīng)用研究卻非常少。中國專利號CN 107887599 A中公開的《MOF表面改性納米片結(jié)構(gòu)三元正極材料的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用》，但這種包覆手段制備工藝復(fù)雜，制備成本較高，提高了安全性的同時卻降低了材料的放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法，以克服現(xiàn)有三元正極材料的大倍率充放電性能下的循環(huán)穩(wěn)定性差以及三元電池安全性差等缺點。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法，其包括以下步驟：步驟1：利用溶劑熱反應(yīng)生成的鎳鈷錳三金屬有機(jī)框架材料作為反應(yīng)前驅(qū)體；步驟2：將所述反應(yīng)前驅(qū)體和鋰源通過高溫固相法制備獲得三金屬MOF衍生三元正極材料；所述三金屬MOF衍生三元正極材料為表面碳包覆的Liz(NixCoyMn1-x-y)O2，其中，0≤x≤1，0≤y≤1,0≤1-x-y≤1，1.08≤z≤1.3。
上述的三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法，其中，步驟1具體為：將摩爾比為x：y：1-x-y：1的鎳鹽，鈷鹽，錳鹽和有機(jī)配體加入至溶劑中，攪拌混合均勻之后，放入反應(yīng)釜中，在110-150℃烘箱反應(yīng)24-48h，反應(yīng)產(chǎn)物清洗多次之后，在105-135℃下離心干燥12-24h獲得鎳鈷錳三金屬有機(jī)框架材料。
上述的三金屬MOF衍生三元正極材料的制備方法，其中，所述的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽分別為硝酸鹽、氯化鹽和醋酸鹽中的一種或幾種。
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