[發明專利]一種三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011000051.6
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112103504A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 閔永剛;李越珠;廖松義;黃興文
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;東莞華南設計創新院
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞科言知識產權代理事務所(普通合伙) 44671
• 代理人: 何文婕

本發明提供了一種三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料的制備方法，包括以下步驟：取預設質量的多層二維MXene粉末加入到插層劑中，通過磁力攪拌均勻，完全反應后，進行離心處理，取下層沉淀；將下層沉淀加入到三頸燒瓶中，倒入去離子水，在氣體氛圍下通過超聲處理預設時間后，進行離心處理，取上層液，冷凍干燥后得到少層/棒狀MXene；將少層/棒狀MXene與三元材料混合制成電極漿料，涂覆在鋁箔上進行真空干燥，形成三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料。本發明由于添加的MXene還可以抑制較高電壓下的M?H2相變并吸收Ni/Co/Mn原子，能夠降低金屬枝晶的產生率，從而增強并穩定了富鎳正極結構并使其保持出色的倍率和循環性能。

技術領域

本發明涉及三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料技術領域，尤其涉及一種三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料及其制備方法。

背景技術

層狀鎳鈷錳復合三元材料是一種極具發展前景的材料，與鈷酸鋰、鎳酸鋰和高錳酸鋰相比，具有成本低、放電容量大、循環性能好、熱穩定性好、結構比較穩定等優點。三元材料通過鎳鈷錳的協同作用，結合力三種材料的優點：鈷酸鋰的良好循環性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等，已經成為目前最具有發展前景的新型鋰離子正極材料之一；但是其來自于組織和結構固有的差的力學性能和電導率的限制，在反復充放電過程中，富含鎳的三元材料很容易粉碎/分解，從而導致差的循環性能及重大安全隱患。

發明內容

本發明為解決現有三元材料在作為電池材料使用時，性能較差的的技術問題，提供了一種三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料及其制備方法。

本發明提供了一種三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，取預設質量的多層二維MXene粉末加入到插層劑中，通過磁力攪拌均勻，完全反應后，進行離心處理，取下層沉淀；

步驟S2，將下層沉淀加入到三頸燒瓶中，倒入去離子水，在氣體氛圍下通過超聲處理預設時間后，進行離心處理，取上層液，冷凍干燥后得到少層/棒狀MXene；

步驟S3，將少層/棒狀MXene與三元材料混合制成電極漿料，涂覆在鋁箔上進行真空干燥，形成三元材料負載少層/棒狀MXene復合材料。

進一步地，步驟S3中，三元材料與少層/棒狀MXene的質量比為1：(1～100)。

進一步地，所述三元材料為NCM811、NCM111、NCM424、NCM622、NCM523、NCM433和NCA中一種或多種。

進一步地，步驟S1中，所述多層二維MXene與插層劑的質量比為1：(1～100)；所述插層劑為二甲基亞砜、TBOH中的一種或多種；磁力攪拌時間為5～30H；離心處理的轉速和時間分別為

1000～10000r/min，1～10min。

進一步地，步驟S2中，所述的氣體氛圍為氦氣、氫氣、氮氣、氧氣中的一種或多種；超聲處理時間為1～10H；冷凍干燥時間為10～50H。

進一步地，步驟S3之前還包括以下步驟：

步驟S31，將三元材料的前驅體與LiOH·H2O以預設化學計量比混合，加熱預設時間后，在氣體氛圍下煅燒即可得到三元材料。