[發(fā)明專(zhuān)利]一種自組裝核殼結(jié)構(gòu)正極材料的制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111344841.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114068900A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐士民;呂菲;李磊;徐寧;吳孟濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津巴莫科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種自組裝核殼結(jié)構(gòu)正極材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)制備摻雜鎳鈷錳內(nèi)核前驅(qū)體P1：

將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽與其他金屬鹽加入到去離子水中形成水溶液，通入保護(hù)氣體，然后攪拌、調(diào)節(jié)溶液pH值，反應(yīng)后將溶液過(guò)濾、烘干，得到摻雜鎳鈷錳內(nèi)核前驅(qū)體P1；

(2)制備P1表面修飾自組裝單層膜內(nèi)核前驅(qū)體L1：

將步驟(1)中得到的摻雜鎳鈷錳內(nèi)核前驅(qū)體P1加入到混合溶液中，在混合溶液中加入極性兩親分子，然后攪拌、調(diào)節(jié)溶液pH值，反應(yīng)后將溶液過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，得到P1表面修飾自主裝單層膜內(nèi)核前驅(qū)體L1；

(3)制備摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)前驅(qū)體P2：

將步驟(2)中得到的P1表面修飾自組裝單層膜內(nèi)核前驅(qū)體L1和鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽加入到去離子水中形成水溶液，然后攪拌、調(diào)節(jié)溶液pH值，反應(yīng)后將溶液過(guò)濾、烘干，得到摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)前驅(qū)體P2；

(4)制備摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)正極材料C1：

將步驟(3)中得到的摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)前驅(qū)體P2和鋰化合物混合均勻，在空氣或氧氣氣氛下煅燒和冷卻，得到摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)正極材料C1；

(5)制備C1表面修飾自組裝單層膜前驅(qū)體L2：

將步驟(4)中得到的摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)正極材料C1加入到混合溶液中混合攪拌，向其中加入金屬有機(jī)化合物，然后攪拌、調(diào)節(jié)溶液pH值，反應(yīng)后將溶液過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，得到C1表面修飾自主裝單層膜前驅(qū)體L2；

(6)制備氧化物包覆摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)正極材料C2：

將步驟(5)中得到的C1表面修飾自主裝單層膜前驅(qū)體L2加入到去離子水中形成水溶液，然后攪拌、調(diào)節(jié)溶液pH值，反應(yīng)后將溶液過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，得到氧化物包覆摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)正極材料C2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝核殼結(jié)構(gòu)正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟(1)中的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽與其他金屬鹽的摩爾比為(0.8-1)：(0.1-1)：(0.3-1)：(0-0.3)；所述的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽為硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或醋酸鹽中的至少一種；所述的其他金屬鹽中的其他金屬為銅、銀、鎂、鋁、鈦、釩、鋅、鍺、鉬、銦、銻、鉍、鋇、鎢、鈀、鍶、鈰、鈮、鋯、鈧或鎵中的至少一種；所述的保護(hù)氣氛為氮?dú)狻⒑饣驓鍤庵械闹辽僖环N；所述的攪拌步驟的溫度為10-85℃；所述的pH值為9.0-14.0；所述的反應(yīng)的時(shí)間為1-50小時(shí)；所述的摻雜鎳鈷錳內(nèi)核前驅(qū)體P1的粒徑為0.01-30微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝核殼結(jié)構(gòu)正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)中的混合溶液為極性溶劑和非極性溶劑的混合液或非極性溶劑中的一種；所述的極性溶劑為水、醇類(lèi)化合物、酮類(lèi)化合物、醚類(lèi)化合物、氰類(lèi)化物、胺類(lèi)化合物、脂類(lèi)化合物、鹵代烷烴、脂肪酸類(lèi)化合物或離子液體中的至少一種；所述的非極性溶劑為飽和烴類(lèi)化合物、苯、石油醚、液體石蠟、四氯甲烷或二氯甲烷中的至少一種；所述的極性兩親分子為陽(yáng)離子、陰離子或兩親分子中的至少一種；所述的極性兩親分子包括極性親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)；所述的極性兩親分子的摩爾濃度為0.001-10mol/L；所述的攪拌步驟的溫度為5-95℃；所述的pH值為6.0-14.0；所述的P1表面修飾自組裝單層膜內(nèi)核前驅(qū)體L1的粒徑為0.012-40微米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝核殼結(jié)構(gòu)正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)中的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽的摩爾比為(0.8-1)：(0.1-1)：(0.3-1)：(0-0.3)；所述的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和其他金屬鹽為硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或醋酸鹽中的至少一種；所述的其他金屬鹽中的其他金屬為銅、銀、鎂、鋁、鈦、釩、鋅、鍺、鉬、銦、銻、鉍、鋇、鎢、鈀、鍶、鈰、鈮、鋯、鈧或鎵中的至少一種；所述的保護(hù)氣氛為氮?dú)狻⒑饣驓鍤庵械闹辽僖环N；所述的pH為6.0-14.0；所述的攪拌步驟的溫度為20-85℃；所述的反應(yīng)時(shí)間為1-100小時(shí)；所述的摻雜鎳鈷錳核殼結(jié)構(gòu)前驅(qū)體P2的粒徑為1-100微米。