[發明專利]一種炔烴氧化制備碳包覆三元正極納米材料的方法

在審

• 申請號: 202110582287.3
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113346081A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 潘惟謙
• 申請（專利權）人: 南京市永信合智能科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
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本發明提供一種炔烴氧化制備碳包覆三元正極納米材料的方法，將20mL炔烴放入燒杯中，加入一定量的高錳酸鉀，磁力攪拌1_～2h至反應完全，標記為溶液A；將鋰鹽、鎳鹽和鈷鹽溶于60mL去離子水中磁力攪拌至鹽全部溶解，標記為溶液B；將溶液A緩慢加入溶液B中，繼續磁力攪拌使A、B溶液均勻混合，標記為溶液C；將上述溶液C轉移至反應釜置于烘箱中，220_～240℃反應24_～48h，將產物經過離心、用去離子水和乙醇溶液洗滌3_～5次，60_～80℃烘箱干燥，得最終產物。本發明利用炔烴的氧化反應提供碳源和錳源，解決了在鋰離子電池循環過程中比容量衰減相對較快電化學性能相對較差的問題。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體為一種炔烴氧化制備碳包覆三元正極納米材料的方法。

背景技術

隨著更小、更輕和更高性能的電子和通訊設備的迅速發展，人們對為這些設備提供電源的電池性能尤其對比能量提出了越來越高的要求。但是，目前已商品化的鋰離子電池和MH/Ni電池的比容量已經很難繼續提高。因此，迫切需要開發比能量更高的電池。鋰離子二次電池作為高比能量化學電源已經廣泛應用于移動通訊、筆記本電腦、攝像機、照相機、便攜式儀器儀表等領域，迅速發展成為目前最重要的二次電池之一。鋰離子電池作為最新一代的綠色高能蓄電池，于20世紀90年代初迅速發展起來，鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環壽命長、環境污染小等優點倍受青睞。

三元材料因其價格低廉，性能穩定，被稱為是鋰電池的首選材料。由于三元材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(0x1,0y1)具有優于磷酸亞鐵鋰和鈷酸鋰的特性，并且根據調節鎳、鈷、錳的比例，可以制備出不同性能的三元電極材料。隨著新能源汽車的興起和發展，三元材料是研究的熱點。然而三元材料在鋰離子電池循環過程中比容量衰減相對較快，表明其電化學性能相對較差。為此，我們提供了一種炔烴氧化制備碳包覆三元正極納米材料的方法，來解決上述內容存在的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種炔烴氧化制備碳包覆三元正極納米材料(LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(0x1,0y1))的方法，本發明利用炔烴的氧化反應提供碳源和錳源，然后將反應產物與鹽溶液混合，最終經過水熱反應生成碳包覆三元正極納米材料。碳包覆不僅能夠阻止電解液對三元納米材料的侵蝕發生副反應，同時碳可以提高電子導電率，進而可以提高材料的電化學性能。解決了在鋰離子電池循環過程中比容量衰減相對較快電化學性能相對較差的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種炔烴氧化制備碳包覆三元正極納米材料的方法，包括如下步驟，

第一步：將20mL炔烴放入燒杯中，加入一定量的高錳酸鉀，磁力攪拌1_～2h至反應完全，標記為溶液A；

第二步：將鋰鹽、鎳鹽和鈷鹽溶于60mL去離子水中磁力攪拌至鹽全部溶解，標記為溶液B；

第三步：將溶液A緩慢加入溶液B中，繼續磁力攪拌使A、B溶液均勻混合，標記為溶液C，其中使鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽和上述高錳酸鉀摩爾量比為：1:1-x-y:x:y；

第四步：將上述溶液C轉移至反應釜置于烘箱中，220_～240℃反應24_～48h，將產物經過離心、用去離子水和乙醇溶液洗滌3_～5次，60_～80℃烘箱干燥，得最終產物。

優選的，所述第一步中，炔烴是丙炔、丁炔或戊炔中的一種。

優選的，所述第二步中，鋰鹽是硝酸鋰、醋酸鋰或檸檬酸鋰中的一種。

優選的，所述第二步中，鎳鹽是硝酸鎳、醋酸鎳或檸檬酸鎳中的一種。