[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将Li源、Ni源、Co源和Mn源投入去离子水中，将此混合溶液作为A液；再称取与上述总金属离子等摩尔的柠檬酸，和乙二醇一起溶于酒精作为B液；将A液滴加入B液，采用水浴于60℃磁力搅拌，滴加完毕后，升温至95℃，此时溶液变成湿凝胶；接着将湿凝胶置于真空干燥箱中于120℃干燥得到干凝胶，研磨得到聚合物前驱体；再将前驱体分阶段升温，先升温至450～550℃保温3小时，再在800～950℃焙烧6h～8h得到粉末Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂；

(2)10g丙烯酸型阳离子交换树脂在100ml 0.05mol·L^-1的乙酸镍溶液中浸泡6h；将浸泡后的树脂用去离子水洗至中性，在60℃下干燥12h；将干燥后的树脂与含40g KOH的乙醇混合，在80℃下搅拌直至混合呈印泥状的混合物；将混合物置于70℃干燥箱中干燥48h，所得产物用粉碎机粉碎；将粉碎物在氮气氛围下以2℃/min的升温速率升至850℃，并在850℃保温2h；将碳化后的产物加入到3mol·L^-1的HCl中，搅拌超过12h；将搅拌后的产物用去离子水清洗，直至pH为7，并在70℃下干燥12h即得到三维石墨烯；

(3)将步骤(1)制得的Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂和步骤(2)制得的三维石墨烯混合，在高能球磨机内以800～1000r/min研磨5～8h，得到Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂/三维石墨烯；

(4)将Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂/三维石墨烯与粘结剂和导电剂以质量比8:1:0.45的比例混合，加入去离子水搅拌后得到浆料；将该浆料均匀涂覆于铝箔上在真空条件下保温，保温时间为15～24h，保温温度为80～100℃，得到锂离子电池复合正极片。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所得Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂中x和y的值分别是0.2和0.3，或者1/3和1/3，或者0.1和0.102。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述Li源为醋酸锂、硝酸锂或碳酸锂；所述Ni源为Ni的醋酸盐、硝酸盐或碳酸盐；所述Co源为Co的醋酸盐、硝酸盐或碳酸盐；所述Mn源为Mn的醋酸盐、硝酸盐或碳酸盐。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述柠檬酸和乙二醇的摩尔比为1:1～1:4。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述高能球磨机需要在氮气保护下球磨。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述粘结剂为质量比1:1的羧甲基纤维素和苯乙烯系热塑性弹性体；所述导电剂为乙炔黑。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的锂离子电池复合正极材料。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池复合正极材料在锂离子超级电容器中的应用。