[發明專利]一種碳與氧化釔雙包覆的鎳錳摻鋯二元正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202111197485.4
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113830845A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 張寶;鄧鵬;程誠;林可博;周亞楠;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: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01F17/218;C01F17/10;C01B32/05;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 朱偉雄

本發明公開了碳與氧化釔雙包覆的鎳錳摻鋯二元正極材料的制備方法，將鎳鹽、鋯鹽、錳鹽與氫氧化鈉混合磨，期間保持混合物呈黏糊狀直至重新呈現固態，加入去離子水、碳源、醋酸釔和有機溶劑混合配置的混合液，調配成流變相體，再于密閉反應器中恒溫反應后得到包覆型前驅體，最后與鋰源混合煅燒。本發明的方法工藝簡單、成本低、且能夠制備得到結構穩定性和電化學性能得到明顯改善的碳與氧化釔雙包覆的鎳錳摻鋯二元正極材料。

技術領域

本發明涉及電池材料領域，具體涉及一種碳與氧化釔雙包覆的鎳錳摻鋯二元正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池因循環性能好、容量高、價格低廉、使用方便、安全和環保等優點而得到廣泛應用。隨著行業的快速發展，鋰離子電池的性能需求也越來越高。而正極材料是影響鋰離子電池的主要因素，尖晶石結構的錳酸鋰，具有無毒性、成本低、制備工藝簡單、能量密度高等特點而備受青睞，有望成為下一代鋰離子電池最有前途的正極材料之一。

CN111172582A公開了一種C包覆的單晶型鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法。該發明采用兩次燒結的工藝，先將前驅體、Li源、納米助熔劑混合均勻進行一次燒結，再破碎分解過篩得到基材，然后與有機碳源混合進行二次燒結。該發明雖然能通過C包覆改善前驅體性能，但是對于材料的結構和性能改善有限，所得的正極材料循環穩定性相對較差，且工藝繁瑣，步驟繁多，且成本較高，反應工藝條件較為復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，完善現有技術存在的缺陷，提供一種工藝簡單、成本低、且結構穩定性和電化學性能得到明顯改善的碳與氧化釔雙包覆的鎳錳摻鋯二元正極材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種碳與氧化釔雙包覆的鎳錳摻鋯二元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）稱取一定重量的鎳鹽與鋯鹽均勻混合得混合物A，稱取一定重量的錳鹽與鋯鹽均勻混合得混合物B；

（2）將一定濃度的去離子水、C源、醋酸釔，有機溶劑配置混合液C；

（3）將混合物A加入至氫氧化鈉中進行混磨至混合物呈粘稠狀，再加入混合物B進行混磨，期間保持混合物呈黏糊狀直至重新呈現固態得混合物D，加入混合液C，在一定溫度下均勻攪拌調配成流變相體E；

（4）將（3）中的流向變相E轉入密閉反應器中恒溫反應，將所得前驅體洗滌，干燥即得所需包覆型前驅體F；

（5）將前驅體F與鋰源混合煅燒，即得所述包覆型正極材料。

作為優選，步驟（1）中，所述鎳、錳的摩爾比為1:0.5～1:5，優選1:1～1:4；所述鎳、鋯的摩爾比為1:0.001～1:0.01，優選1:0.004～1:0.007；所述可溶性鎳鹽、錳鹽為硫酸鹽、醋酸鹽、苯甲酸鹽的至少一種；所述鋯鹽為硫酸鋯、硝酸鋯的至少一種。

作為優選，步驟（2）中，所述C源為可溶性淀粉、葡萄糖中的至少一種。所述有機溶劑為乙醇、乙二醇等中的至少一種。

作為優選，步驟（2）中，所述混合液C中，碳源濃度為0.01～0.1g/mL，進一步優選0.04～0.08g/mL。所述醋酸釔的濃度為0.01～0.1g/mL，進一步優選0.02～0.06g/mL。

作為優選，步驟（3）中，所述調配過程為先向氫氧化鈉中加入A，再加入B；所述調配的溫度為10～60℃，進一步優選20～50℃。

作為優選，步驟（3）中，所述混合物A和B的總量與氫氧化鈉的摩爾比為1:1～1:5，進一步優選1:2～1:4。作為優選，步驟（3）所述混合物D與混合液C的質量比為1:0.5～1:10，進一步優選1:1～1:6。

作為優選，步驟（4）中，所述恒溫反應器溫度為30～90℃，進一步優選50～80℃，所述反應時間為5～24h，進一步優選8～20h；所述反應氣氛為氮氣，所述氮氣流速為0.1～10L/min，進一步優選1～5L/min。