[發明專利]一種多孔NiCo2

有效

• 申請號: 202011481251.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112599745B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 周仁超;黃衛兵
• 申請（專利權）人: 來騎哦互聯網技術（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京麥匯智云知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 郭童瑜

1.一種多孔NiCo₂O₄包覆鎳鈷鋁酸鋰的正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）向蒸餾水溶劑中加入氯化鎳、氯化鈷、尿素和乙二醇溶劑，置于微波反應裝置中，加熱至180-200 ℃，反應20-40 min，制備得到鎳鈷氫氧化物納米片；

（2）向乙醇溶劑中加入氯化鋁、鎳鈷氫氧化物納米片和氫氧化鋰，勻速攪拌1-2 h，加熱至100-120 ℃，靜置10-15 h，將固體混合產物置于馬弗爐中，升溫至480-520 ℃，熱處理4-6 h，然后升溫至720-760 ℃，保溫煅燒8-12 h，制備得到LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂層狀納米片；

（3）向蒸餾水溶劑中加入LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂層狀納米片、硝酸鈷和硝酸鎳，超聲分散均勻后加入尿素，攪拌1-2 h，將溶液轉移進水熱反應釜中，加熱至110-130 ℃，反應5-8 h，固體混合產物置于馬弗爐中，升溫至420-480 ℃，保溫熱處理2-3 h，制備得到多孔NiCo₂O₄包覆LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂層狀納米片；

（4）向N-甲基吡咯烷酮溶劑中加入多孔NiCo₂O₄包覆LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂層狀納米片、導電炭黑和聚偏氟乙烯，質量比為8:1:1，攪拌均勻形成漿料，將漿料涂在鋁箔表面，進行干燥、沖片機剪裁、壓片機沖壓，制備得到多孔NiCo₂O₄包覆鎳鈷鋁酸鋰的鋰離子電池正極材料；

所述步驟（1）中的氯化鎳、氯化鈷和尿素的物質的量比為530-535:100:7200-7800；

所述步驟（1）中的微波反應裝置包括微波發射器，微波反應裝置內部下方固定連接有電機，電機活動連接有旋轉棒，旋轉棒上方固定連接有旋轉導輪，旋轉導輪活動連接有轉動輪齒，轉動輪齒固定連接有載物盤，載物盤上方設置有反應瓶；

所述步驟（2）中的氯化鋁、鎳鈷氫氧化物納米片、氫氧化鋰的質量比為10:82-85:23-26；

所述步驟（3）中的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂層狀納米片、硝酸鈷、硝酸鎳和尿素的質量比為100:2-3.2:0.6-1:20-30；

所述的一種多孔NiCo₂O₄包覆鎳鈷鋁酸鋰的正極材料，通過微波反應，分別以氯化鈷和氯化鎳作為鈷源和鎳源，尿素水解產生的氫氧根作用下，制備得到納米片狀鎳鈷氫氧化物前驅體，進一步與氯化鋁和氫氧化鋰反應，得到具有二維層狀形貌的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂納米片結構；

所述的一種多孔NiCo₂O₄包覆鎳鈷鋁酸鋰的正極材料，在高溫水熱過程中，尿素的水解釋放出氫氧根和碳酸根，與鈷離子和鎳離子相互作用，形成納米針狀結構，并且通過奧斯瓦爾德熟化過程，納米針自組裝形成納米海膽狀結構，形成納米海膽狀雙金屬碳酸鹽氫氧化物前驅體，進一步通過高溫熱處理，在生成NiCo₂O₄的過程中，前驅體釋放出二氧化碳和水蒸氣，形成空心和介孔結構，從而形成海膽狀多孔空心NiCo₂O₄包覆LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂層狀納米片，NiCo₂O₄包覆作用有利于降低LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂的容量衰減，提高正極材料的倍率性能，同時NiCo₂O₄具有良好的電子導電率和離子擴散系數，獨特的海膽狀多孔空心結構可以促進電子的遷移，縮短鋰離子的傳輸路徑，加速鋰離子的擴散，從而降低電極的極化作用，使多孔NiCo₂O₄包覆鎳鈷鋁酸鋰的正極材料具有優異的實際比容量和倍率性能。