本發(fā)明涉及正極材料，具體涉及一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著，傳統(tǒng)化石能源的短缺促使能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向可再生能源，以適應(yīng)能源供應(yīng)的多元化，新能源電池作為一種可循環(huán)使用的動(dòng)力源，逐漸朝著更高性能、更低成本、更安全環(huán)保的方向不斷前景，而正極材料的質(zhì)量決定著新能源電池的性能，其中，結(jié)合了鎳、鈷、錳三種金屬元素的三元正極材料，在能量密度、成本、熱穩(wěn)定性和循環(huán)壽命等性能上表現(xiàn)良好，但該正極材料表面易發(fā)生界面副反應(yīng)，影響電池性能和壽命，目前，為提高正極材料的表面的穩(wěn)定性，大多通過(guò)在正極材料表面引入包覆材料，對(duì)正極材料表面修改形成保護(hù)屏障，從而減少正極材料與電解液之間的副反應(yīng)，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。

2、現(xiàn)有技術(shù)一般采用磷酸鹽等材料對(duì)正極材料進(jìn)行包覆，但包覆后的正極材料導(dǎo)電能力下降，對(duì)電池的倍率性能有一定影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的正極材料包覆后導(dǎo)電性能差缺陷，從而提供一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料及其制備方法。

2、為此,本發(fā)明提供一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟，s1，將金屬氧化物沉積于石墨烯納米片上，制得復(fù)合材料；s2,將復(fù)合材料和鎳鈷錳酸鋰正極材料混合后，煅燒，得到復(fù)合型三元鋰電池正極材料。

3、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s1中金屬氧化物為金屬氧化物納米粒子。

4、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s1中，將金屬氧化物沉積于石墨烯納米片的步驟具體為，在有機(jī)溶劑的存在下，將金屬氧化物前體經(jīng)超聲處理制得金屬氧化物納米粒子，在將金屬氧化物納米粒子與石墨烯納米片經(jīng)微波處理，得到復(fù)合材料。

5、優(yōu)選的，所述超聲處理的功率為10-22.5khz，超聲處理的時(shí)間為25-35min。

6、優(yōu)選的，所述微波處理的溫度為220-280℃，所述微波處理的時(shí)間為8-12min。

7、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s1中還包括對(duì)復(fù)合材料固液分離的步驟。

8、優(yōu)選的，所述固液分離的步驟包括離心、洗滌和干燥，所述洗滌的試劑依次為異丙醇和水，洗滌的次數(shù)為至少一次，干燥的溫度為80℃。

9、在其中一些實(shí)施例中，所述金屬氧化物前體與石墨烯納米片的質(zhì)量比為1:(2-5)。

10、在其中一些實(shí)施例中，所述金屬氧化物前體與有機(jī)溶劑的比例為1:(10-30)，單位為g:ml。

11、在其中一些實(shí)施例中，所述有機(jī)溶劑包括醇溶劑、鹵代烴中的至少一種。

12、優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑包括1,4-丁二醇、四氯化碳中的至少一種。

13、在其中一些實(shí)施例中，所述金屬氧化物中金屬元素包括鈰、鈦、鋁、鎂、鋯、鍶、銅或鎢中的至少一種。

14、在其中一些實(shí)施例中，所述金屬氧化物前體包括無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)化合物中的至少一種。

15、優(yōu)選的，所述金屬氧化物前體為硝酸鈰、氯化鈰、醋酸鈰、鈦酸四丁酯、三異丙氧基鋁、碳酸鎂、四丁基氧化鋯、硝酸鍶、氧化亞銅或鎢酸鈉中的至少一種。

16、在其中一些實(shí)施例中，步驟s2中復(fù)合材料與鎳鈷錳酸鋰正極材料的質(zhì)量比為(0.1-2.8):500。

17、在其中一些實(shí)施例中，復(fù)合材料和鎳鈷錳酸鋰正極材料的煅燒時(shí)間為500-800℃，煅燒時(shí)間為4-8h。

18、所述步驟s2中鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法為將鋰源、三元前驅(qū)體混合，煅燒，所述鋰源為氫氧化鋰，優(yōu)選為一水氫氧化鋰，所述三元前驅(qū)體的化學(xué)式為ni0.83?co0.05mn0.12(oh)2，所述鋰源與三元前驅(qū)體的摩爾比為1:(1.02-1.03)。

19、制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的煅燒采用梯度溫度煅燒方式，煅燒處理依次為在500-600℃燒結(jié)6-8h，700-900℃燒結(jié)8-12h。

20、本發(fā)明還提供一種由上述制備方法制得的復(fù)合型三元鋰電池正極材料，該正極材料具有較強(qiáng)的電導(dǎo)率，電子傳輸速率表現(xiàn)良好，且應(yīng)用于電池中，電池的電化學(xué)性能以及性能穩(wěn)定性強(qiáng)。

21、本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

22、本發(fā)明提供的一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟，s1，將金屬氧化物沉積于石墨烯納米片上，制得復(fù)合材料；s2,將復(fù)合材料和鎳鈷錳酸鋰正極材料混合后，煅燒，得到復(fù)合型三元鋰電池正極材料。本發(fā)明采用金屬氧化物與石墨烯納米片形成的復(fù)合材料，并將其包覆于鎳鈷錳酸鋰正極材料形成復(fù)合型三元鋰電池正極材料，一方面提高了正極材料的電導(dǎo)率，增強(qiáng)了電子傳輸速率，提升其電化學(xué)性能，另一方面，利用金屬氧化物優(yōu)異的催化性能，提高電池充放電效率以及循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的正極材料應(yīng)用于電池中，能夠在提高電池電化學(xué)性能的前提下，提高電池的穩(wěn)定性能。

23、本發(fā)明提供的一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法中復(fù)合材料采用沉積法將金屬氧化物納米粒子負(fù)載于石墨烯納米片上，避免了金屬氧化物納米顆粒在石墨烯納米片上發(fā)生團(tuán)聚，使得金屬氧化物納米粒子能夠均勻的分布在石墨烯納米片上，提高了金屬氧化物的催化活性。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中金屬氧化物為金屬氧化物納米粒子。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，將金屬氧化物沉積于石墨烯納米片的步驟具體為，在有機(jī)溶劑的存在下，將金屬氧化物前體經(jīng)超聲處理制得金屬氧化物納米粒子，在將金屬氧化物納米粒子與石墨烯納米片經(jīng)微波處理，得到復(fù)合材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述超聲處理的功率為10-22.5khz，超聲處理的時(shí)間為25-35min；和/或，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物前體與石墨烯納米片的質(zhì)量比為1:(2-5)；和/或，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑包括醇溶劑、鹵代烴中的至少一種；和/或，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物前體為硝酸鈰、氯化鈰、醋酸鈰、鈦酸四丁酯、三異丙氧基鋁、碳酸鎂、四丁基氧化鋯、硝酸鍶、氧化亞銅或鎢酸鈉中的至少一種；和/或，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中復(fù)合材料與鎳鈷錳酸鋰正極材料的質(zhì)量比為(0.1-2.8):500；和/或，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的煅燒采用梯度溫度煅燒方式，煅燒處理依次為在500-600℃燒結(jié)6-8h，700-900℃燒結(jié)8-12h。

10.一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料，其特征在于，所述復(fù)合型三元鋰電池正極材料由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料及其制備方法。本發(fā)明提供的一種復(fù)合型三元鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟，S1，將金屬氧化物沉積于石墨烯納米片上，制得復(fù)合材料；S2,將復(fù)合材料和鎳鈷錳酸鋰正極材料混合后，煅燒，得到復(fù)合型三元鋰電池正極材料。本發(fā)明采用金屬氧化物與石墨烯納米片形成的復(fù)合材料，并將其包覆于鎳鈷錳酸鋰正極材料形成復(fù)合型三元鋰電池正極材料，一方面提高了正極材料的電導(dǎo)率，增強(qiáng)了電子傳輸速率，提升其電化學(xué)性能，另一方面，利用金屬氧化物優(yōu)異的催化性能，提高電池充放電效率以及循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：許開(kāi)華,楊星宇,陳玉君,周曉燕,李偉,董園初,栗云鵬,耿偉翔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：格林美（無(wú)錫）能源材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6