[發(fā)明專利]一種Zr-MOF摻雜鋰離子電池三元正極材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011041313.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112186186A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳燕
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
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本發(fā)明公開了一種鋯基金屬有機(jī)框架材料Zr?MOF摻雜鋰離子電池三元正極材料的制備方法，本發(fā)明主要選取具有較高放電比容量的高鎳三元正極材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)進(jìn)行摻雜。本發(fā)明制備方法是將LiOH·H₂O，LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂，Zr?MOF按照一定比例置于研缽內(nèi)研磨混合均勻；將混合均勻的材料在管式爐中進(jìn)行煅燒。通過本發(fā)明制備的進(jìn)行摻雜的高鎳三元正極材料，有效的解決了純高鎳三元正極材料NCM811存在循環(huán)穩(wěn)定性差，表面殘堿高等缺陷，進(jìn)而提升了該材料的綜合性能，該材料在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中有較高的社會(huì)及使用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，提供一種Zr-MOF摻雜鋰離子電池三元正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池正極材料作為鋰離子電池中不可或缺的組成部分，一直吸引廣大研究者的注意力，目前市場(chǎng)上較為成熟的正極材料有LiCoO₂,LiFePO₄,LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂(M＝Al/Mn)三元正極材料等。然而，LiCoO₂價(jià)格昂貴，低壓下放電比容量不高，高壓下雖然放電比容量較高，但是由此帶來的穩(wěn)定性和安全性問題也不容忽視。LiFePO₄雖然價(jià)格較低，但放電比容量低，滿足不了市場(chǎng)對(duì)高能量密度的要求。鎳含量小于0.8的三元正極材料放電比容量高，價(jià)格相對(duì)較低，而且循環(huán)性能及熱穩(wěn)定性好，在市場(chǎng)上得到廣泛的應(yīng)用，然而對(duì)于更高能量密度的需求迫使該三元材料向更高鎳方向發(fā)展，LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)作為一款高鎳三元正極材料具有較高的放電比容量，但純LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)存在循環(huán)穩(wěn)定性差，表面殘堿高等缺陷，需對(duì)其進(jìn)行一定的改性來提升其綜合性能。

金屬有機(jī)框架材料是一類通過有機(jī)配體和金屬離子/金屬簇相連接的一類多孔材料，具有高比表面積、孔道結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于氣體的分離存儲(chǔ)、催化、質(zhì)子傳導(dǎo)等方面。近年來隨著研究的不斷深入，MOF材料的種類已超過上萬種。而且，其熱、化學(xué)穩(wěn)定性也已得到很大的提升，據(jù)報(bào)道，有MOF材料的熱穩(wěn)定已達(dá)到900℃。由于該種材料的種種優(yōu)異性能，有很多研究利用該材料與其他材料進(jìn)行復(fù)合的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Zr-MOF摻雜鋰離子電池三元正極材料的制備方法。

本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種鋯基金屬有機(jī)框架Zr-MOF摻雜鋰離子電池三元正極材料的制備方法，其包括如下步驟：

S1：將0.54mmol四氯化鋯(ZrCl₄)加入10ml的DMF，再加入0.37mmol2,2-聯(lián)喹啉-4,4-二甲酸，加入到20mL的玻璃瓶當(dāng)中，超聲充分溶解，然后再加入76mg的苯甲酸，放到100℃烘箱反應(yīng)60～72h，得到白色粉末，過濾，用甲醇洗滌三次，在60℃條件下烘干，得到金屬有機(jī)框架Zr-MOF。

S2：將LiOH·H₂O，LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂，Zr-MOF按照摩爾比1～1.15:1:0.005～0.02置于研缽內(nèi)研磨混合均勻。

S3：將步驟S2得到的混合物加入到混合溶劑A中，超聲10min，然后移至反應(yīng)釜當(dāng)中，放置在烘箱中180～210℃反應(yīng)10～16h，冷卻、過濾。