[发明专利]一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将钴盐与锰盐加入去离子水中，搅拌均匀，形成溶液，加入浓度为1.0mol/L氢氧化钠溶液，超声振荡1h，得到Co_yMn_1-x-y(OH)₂分散液，其中钴、锰、去离子水与氢氧化钠的摩尔比为y:(1-x-y):5-14:1；所述x 和y 的摩尔比满足：0.1≤x≤0.5；0.05≤y≤0.7；0.5≤x+y ≤0.9；

（2）再配置x摩尔分数的镍盐溶液，镍与去离子水的比例为x:8-15，将镍盐溶液和步骤（1）得到的Co_yMn_1-x-y(OH)₂分散液混合，生成均匀的Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂前驱体；

（3）加热石墨烯与有机硅的混合液至80-120℃，将步骤（2）得到的Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂前驱体加入混合液中，超声搅拌均匀，得到石墨烯、有机硅、Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂混合溶胶，将混合溶胶加入锂盐化合物溶液中，锂离子向溶胶中扩散，得到复合物；

（4）将气流式喷雾干燥器腔室温度升温至450-750℃，将步骤（3）得到的复合物从气流式喷雾干燥器的加料口加入，对复合物进行喷雾干燥，设置气流速度为4-6m/s，在快速干燥的过程中，Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂和有机硅原位分解成氧化物，同时由于较小的尺寸，氧化物快速反应，硅原子替代了部分镍形成硅基镍钴锰锂三元锂电池电极粉末；

（5）将步骤(4)得到的硅基镍钴锰锂三元锂电池电极粉末收集后，采用保护气氛高温煅烧工艺，对粉末进行煅烧均匀化处理，获得硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料。

2.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述钴盐为硫酸钴、醋酸钴、氯化钴或硝酸钴；所述锰盐为硫酸锰、醋酸锰、氯化锰或硝酸锰。

3.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述镍盐为硫酸镍、醋酸镍、氯化镍或硝酸镍。

4.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的锂盐化合物溶液为浓度为0.3-1mol/L的草酸锂、醋酸锂、磷酸锂、氯化锂或硝酸锂溶液中的一种。

5.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述石墨烯和有机硅的摩尔比为1:5-10，其中有机硅为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、正硅酸乙酯中的一种。

6.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：所述超声搅拌的速度为60-200rpm，时间为1-2h。

7.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述气流式喷雾干燥器的加料速度为100-200克/分钟，物料缓慢进入腔室中，保证样品表面石墨烯包裹均匀。

8.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述煅烧工艺为在230-300℃下预煅烧0.5-2h，然后升高温度为700-760℃，升温速度为10-30℃/h，煅烧时间为1-2h。

9.根据权利要求1所述一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述保护气氛为氮气、氩气或氦气，纯度99.0%-99.99%。

10.一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料，其特征在于，所述硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料由权利要求1-8任一项所述的制备方法制成。