[發明專利]一種雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110647090.3
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113346087B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 張寶;鄧鵬;林可博;丁瑤;鄧夢軒
• 申請（專利權）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;C08G83/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳;肖小龍

1.一種雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳正極材料，其特征在于，所述雜化磷酸鹽開放框架材料均勻包覆于高鎳正極材料表面，所述雜化磷酸鹽開放框架材料的分子式為M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]，M為Li或K，N為K；所述高鎳正極材料表面的雜化磷酸鹽開放框架材料包覆層的厚度為30～80 nm；所述雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳正極材料的制備方法包括如下步驟：

（1）將磷酸、草酸、V₂O₅、以及堿金屬氫氧化物MOH和NOH溶于去離子水中得到混合溶液，將混合溶液加入反應釜，升溫至一定溫度，進行水熱反應，將所得反應物經水洗、固液分離和干燥后，得到雜化磷酸鹽開放框架材料M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]；所述MOH為LiOH或KOH，NOH為KOH；

（2）將所得雜化磷酸鹽開放框架材料分散于非水溶劑中，加入表面活性劑，進行持續攪拌，然后經固液分離和清洗后，即得改性的雜化磷酸鹽開放框架材料；所述表面活性劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化銨、聚二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或多種；

（3）將改性的雜化磷酸鹽開放框架材料分散均勻于非水溶劑中，加入高鎳正極材料并進行持續攪拌，使改性的雜化磷酸鹽開放框架材料均勻地包覆在高鎳正極材料上，然后經固液分離、洗滌和干燥，即得雜化磷酸鹽開放框架復合高鎳正極材料；所述改性的雜化磷酸鹽開放框架材料和高鎳正極材料的質量比為2～10%。

2.一種雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將磷酸、草酸、V₂O₅、以及堿金屬氫氧化物MOH和NOH溶于去離子水中得到混合溶液，將混合溶液加入反應釜，升溫至一定溫度，進行水熱反應，將所得反應物經水洗、固液分離和干燥后，得到雜化磷酸鹽開放框架材料M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]；所述MOH為LiOH或KOH，NOH為KOH；

（2）將所得雜化磷酸鹽開放框架材料分散于非水溶劑中，加入表面活性劑，進行持續攪拌，然后經固液分離和清洗后，即得改性的雜化磷酸鹽開放框架材料；所述表面活性劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化銨、聚二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或多種；

（3）將改性的雜化磷酸鹽開放框架材料分散均勻于非水溶劑中，加入高鎳正極材料并進行持續攪拌，使改性的雜化磷酸鹽開放框架材料均勻地包覆在高鎳正極材料上，然后經固液分離、洗滌和干燥，即得雜化磷酸鹽開放框架復合高鎳正極材料。

3.根據權利要求2所述的雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述雜化磷酸鹽開放框架材料、表面活性劑和非水溶劑的用量比為0.1～0.5g:5～20 mL:50～120mL。

4.根據權利要求2所述的雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述混合溶液中，按摩爾比計，磷酸:草酸:V₂O₅:MOH和NOH總量為1～10:1～5:0.5～3:2～8。

5.根據權利要求2～4任意一項所述的雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述升溫的速度為1～2℃/min；所述水熱反應的溫度為100～160℃；所述水熱反應的時間為20～30h。

6.根據權利要求2～4任意一項所述的雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述持續攪拌的時間為10～18h。

7.根據權利要求2～4任意一項所述的雜化磷酸鹽開放框架材料復合高鎳材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述干燥的溫度為40～60℃；

步驟（1）中，在將所得混合溶液加入反應釜前還包括對混合溶液進行超聲處理。