[發明專利]一種LNMC622@LRNMC復合材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210075521.8
• 申請日: 2022-01-22
• 公開（公告）號: CN114644369A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王舜;金輝樂;陶琪琪;陳錫安;李俊;張禮杰
• 申請（專利權）人: 溫州大學新材料與產業技術研究院
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 金福坤

本發明公開一種LNMC622@LRNMC復合材料制備的制備方法，所述方法包括如下步驟：S1：將氧化鋯球磨珠、LRNMC、無水正己烷溶液，混合后球磨，烘干后得到LRNMC微粒；S2：將NMC622前驅體和無水LiOH混合研磨，在氧氣氛下煅燒，降溫后得到LNMC622顆粒；S3：將所述步驟S1得到的LRNMC微粒加入到無水正己烷超聲分散，分散后加入所述步驟S2得到的產物LNMC622，攪拌、烘干、煅燒后得到LNMC622@LRNMC復合材料。所述制備方法是通過固相包覆法對商業LNMC622材料表面進行改性，得到LNMC622@LRNMC復合材料，可用于電池正極材料。不僅制備方法簡單，成本低，而且能顯著提高商業三元材料的電化學性能，可將其用于電池領域，具有很好的實用價值和應用前景。

技術領域

本發明屬于無機功能材料和電化學能源技術領域，具體涉及一種LNMC622@LRNMC的 制備方法及應用。

背景技術

為了緩解能源短缺的問題，開發新型清潔能源存儲系統迫在眉睫。目前，發展電動汽車 和混合動力汽車已成為解決全球化石能源短缺問題最有前景的策略之一。高比能、大功率的 鋰離子電池是實現電動汽車大規模商業化的關鍵。其中，富鎳層狀結構氧化物因其高能量密 度而成為最理想的電極材料之一。然而，傳統商業富鎳材料低循環性能低，限制了它們的進 一步應用。

由于商業材料LNMC622所含的Ni含量較高，導致其具有較高的理論容量。目前，工業 上已經具備較為成熟的生產LNMC622材料的工藝。但是，LNMC622也具有富鎳材料所具有的缺點，如陽離子混排、易產生微裂紋等問題，因此極大的限制了這種材料的應用。針對LNMC622的缺點，打造具有濃度梯度的富鎳材料可以在保持高容量的同時提高材料的穩定性。這種濃度梯度材料的主要特點在于其表面的Mn含量較高，Mn在三元材料中起著穩定結構的作用。然而，人們通常采用濃差共沉淀法制備具有濃度梯度的材料。這種制備方法不具有普適性，難以工業化。除此之外，非活性摻雜劑通常不會貢獻有效容量，因此摻雜含量和種類應限制在一定的標準范圍。改性工藝相對復雜，難以工業化，還需要進一步改進和簡化， 我們迫切需要研究出更多的新材料和新工程技術來面對當前的能源短缺的問題。因此，想要 研究出具有性能穩定、安全、高能量密度的富鎳電極材料還有很長的路要走。

然而，富鋰錳基材料是一類成本低、安全性好的材料，其Mn含量較高。因此，如何利用富鋰錳基材料對商業NMC622材料進行表面包覆以制備梯度材料，是提高NMC622材料性能和穩定性的關鍵所在。

發明內容：

為了解決商業富鎳材料LNMC622易發生陽離子混排、化學-機械降解和顆粒表面的相演 化等問題，本發明人進行了深入的研究。通過固相包覆法對商業LNMC622材料表面進行改 性，并對材料進行一系列電化學性能測試。在付出了大量的創造性勞動后，完成了本發明。

為實現上述發明目的，具體技術方案如下：

一種LNMC622@LRNMC復合材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

S1：LRNMC微粒的制備：

S1.1：將0.1mm～0.6mm的氧化鋯球磨珠、LRNMC材料加入無水正己烷溶液中進行球磨，設置球磨的轉速為300～600rpm，時間為20～60h；

S1.2：將所述步驟S1.1得到的材料在真空干燥箱50～70℃下烘干5～8h，密封保存備用；

S2：LNMC622材料的制備：

S2.1：將LNMC622前驅體中加入無水LiOH，混合研磨至沒有明顯的LiOH顆粒。

S2.2：將所述步驟S2.1得到的氫氧化物在通高純氧條件下，以2～10℃/min的升溫速率 將溫度升高至400～600℃，并在此溫度下煅燒4～6h，4～6h后再繼續升溫至600～800℃，煅 燒8～12h，降溫后得到LNMC622顆粒。