[發明專利]一種利用微波輔助合成還原氧化石墨烯包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法

在審

• 申請號: 202110555944.5
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113299891A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 劉秉國;董恩華;紀鴻文;趙鋆澤;郭勝惠
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/198
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種利用微波輔助合成還原氧化石墨烯包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，屬于正極材料技術領域。本發明將Li(CH3COO)·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O、Ni(CH3COO)2·4H2O和Co(CH3COO)2·4H2O混合均勻，干燥研磨得到混合粉料A；混合粉料A在空氣氛圍、溫度為300～400℃下進行微波焙燒20～40min，再加熱升溫至溫度為850～950℃進行微波焙燒3～6h，冷卻至室溫，研磨過篩得到LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料；將氧化石墨烯與LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料加入到無水乙醇中，經磁力攪拌和超聲分散均勻得到混合漿料B，混合漿料B置于溫度為100～120℃下迅速蒸干，然后微波加熱至溫度為300～400℃并保溫20～40min得到還原氧化石墨烯包覆LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料。本發明微波輔助還原氧化石墨烯，促進氧化石墨烯熱解和高溫固相燒結，顯著改善了鎳鈷錳三元鋰離子電池的電化學性能。

技術領域

本發明涉及一種利用微波輔助合成還原氧化石墨烯包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，屬于正極材料技術領域。

背景技術

鋰電池是一種可充電電池，目前鋰離子電池主要包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰釩氧化物、鋰鐵氧化物、錳鎳鈷復合氧化物等。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角形呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，其擁有眾多優異性能：電子遷移率大、電阻率小、高比表面積比等。Li⁺可以儲存在石墨烯片層的兩側且形成LiC₃化合物，另外石墨烯片層也為Li⁺提供了嵌入和脫出的大量的空穴。然而采用物理法直接將石墨烯和正極材料混合以實現石墨烯包覆正極顆粒，其被包覆后正極材料的充放電容量沒有太大變化，且當石墨烯添加量較多時，容量有所下降。這是由于物理法直接包覆無法使石墨烯與正極材料均勻的分散，且石墨烯本身易團聚，當石墨烯添加量較多時，材料混合不均勻，充放電時對Li⁺的嵌入脫出造成影響，從而影響了材料的放電。

發明內容

本發明針對現有技術LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料的問題，提供一種利用微波輔助合成還原氧化石墨烯包覆鎳鈷錳酸鋰LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料的方法，本發明采用微波焙燒法制備LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料，再采用微波輔助還原氧化石墨烯包覆

LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料，可顯著減小顆粒尺寸，提高顆粒尺寸的均勻性和還原氧化石墨烯包覆的均勻性，提高正極材料的充放電容量。

一種利用微波輔助合成還原氧化石墨烯包覆LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正極材料的方法，具體步驟如下：