[發明專利]一種碳納米管鈉超離子導體包覆三元電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110306328.6
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112701269B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳忠偉
• 申請（專利權）人: 浙江晨陽新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 金華市婺實專利代理事務所(普通合伙) 33340
• 代理人: 胡恩晗

本發明屬于電極材料制備技術領域，涉及一種碳納米管鈉超離子導體包覆三元電極材料的制備方法，包括碳納米管鈉超離子導體的制備和碳納米管鈉超離子導體包覆三元電極材料的制備，步驟一：在高壓狀態下，流動碳納米管液體利用超高壓對撞形成碳納米管分散體；步驟二：將鈉超離子導體、碳納米管和分散劑在溶劑N?甲基吡咯烷酮中均勻攪拌混合4?6小時；步驟三：制備石墨烯碳納米管混合液；步驟四：將步驟二制得的混合液和步驟三制得的石墨烯碳納米管混合液使用高速攪拌器攪拌和超聲分散，得到碳納米管鈉超離子導體分散液；步驟五：碳納米管鈉超離子導體分散液與三元電極材料混合。此方法制備的三元電極材料具有較高的導電性，可提高電化學性能。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管鈉超離子導體包覆三元電極材料的制備方法。屬于電極材料制備技術領域。

背景技術

如今，隨著便攜設備的發展，鋰充電電池目前正被用作生活中距離我們最近的儲能設備。隨著工業的發展，基于它們較高的理論能量密度，低成本和環境兼容性與傳統的儲能系統相比，各個領域對鋰充電電池的性能有更高的要求，也被認為是最有前景的儲能系統之一。為了保證優化的能量密度和提高安全性，人們對構成鋰二次電池的正極、負極和電解液材料進行了大量的研究。但是，由于其實際能量密度和電池壽命的限制，目前的商用鋰充電電池仍無法滿足大規模儲能的需求。眾所周知，由于正極材料是提高鋰電池性能的重要影響因素，是鋰電池的重要組成部分。因此，開發具有更高性能的正極材料受到了廣大研發者的關注。

鋰離子電池由于其優良的性能而應用范圍廣泛，因此追求性能更優異的鋰離子電池一直是近年來的研究熱點。鋰離子電池最重要的組成部分是鋰離子電池正極材料，正極材料性能優劣，直接影響鋰離子電池的性能，所以研發具有優異性能的鋰離子電池正極材料，是發展鋰離子電池的關鍵。目前應用在手機、相機、筆記本電腦等領域的鋰離子電池正極材料以鈷酸鋰為代表，隨著電動汽車的規模化發展，迫切需要開發高能量密度、高比容量、高倍率性能和高熱穩定性且成本低廉的正極材料。

同時國家也相繼出臺了一系列政策，鼓勵和支持電動汽車領域的技術創新和發展。在市場和政策的雙重引導下，鋰離子電池三元正極材料應運而生，增加不同的組元，并通過改變三種組元的比例，實現正極材料的性能優化，隨著電動汽車對能量密度要求的不斷提高，所使用的三元材料也由LiNi_1/3 Co_1/3Mn_1/3O₂ 向LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ 轉變、甚至許多三元電極材料企業已經開始開發LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂、LiNiO₂、NCA等高鎳材料，但是由于三元材料存在的安全性差、耐高溫性差、大功率放電差等缺陷，使其研究止步不前。目前人們致力于設計合理的方案以解決三元電極材料所存在的問題，其中將固態電解質引入正極材料受到大家的廣泛關注。

然而即使是三元材料，也無法彌補鋰電池在應用中存在的以下缺點：（1）鋰電池正極的振實密度小，密度一般在0.8到1.3左右，體積大。（2）導電性能差，鋰離子擴散速度慢，高倍充放電時，實際的比容量低。（3）鋰電池的低溫性能差。

發明內容

本發明提出一種具有較高的導電性，能促進離子在通道中的自由移動，提高電化學性能，具備優異的機械穩定性，在循環過程中，可有效緩解了三元材料結構的破壞，抑制阻抗的增加，表面包覆層也可以作為保護層，防止環境中的空氣和水與三元材料產生副反應，阻礙鋰離子的傳輸，降低倍率性能的碳納米管鈉超離子導體包覆三元電極材料的制備方法，解決現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：