[发明专利]一种新型锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及锂离子电池领域，具体的涉及一种新型锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池具有循环寿命长、功率密度高、能量密度高、电压平台高等优点，目前已广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品领域，但仍难以满足电动汽车、电动工具等产品对倍率性能及安全性能的要求。正极材料是影响电池性能的关键因素。

目前锂离子电池的正极材料应用最为普遍的是钴酸锂、锰酸锂，钴酸锂有高容量特性、低安全性，锰酸锂有高安全性但其容量低，钴酸锂克容量能达到160mAh/g，锰酸锂的克容量则只有130mAh/g，如何提高钴酸锂的安全性能以及提高锰酸锂的克容量性能是当前技术革新的重点。为了提高钴酸锂的安全性能常常对其进行包覆。

中国专利(CN201310087193.4)公开了一种高比容量石墨烯包覆镍钴锰酸锂材料的制备方法，其主要是解决现有技术所存在的镍钴锰酸锂的放电比容量较低，而高镍的镍钴锰酸锂，镍和锂在材料内部易发生混排现象造成锂的析出，当空气湿度较大时，析锂现象较为严重等的技术问题。本发明采用镍钴锰酸锂材料以及石墨烯薄片，在180℃条件下将石墨烯薄片溶于DMF溶液中配置成浓度为100-1000ppm的石墨烯DMF溶液，在搅拌的条件下将DMF溶液滴加到制备的镍钴锰酸锂材料中，再将上述所得材料放入真空干燥箱中110-140℃烘干，即得成品。其虽然能改善锂离子正极材料的比容量，但是包覆后的锂离子正极材料导电性较差。

中国专利(201511021993.1)公开了一种多孔石墨烯包覆改性的锂离子电池正极材料，由包覆层和锂离子电池正极材料组成，包覆层为多孔石墨烯材料。本发明的多孔石墨烯包覆改性的锂离子电池正极材料的制备方法：一、制备多孔石墨烯材料；二、制备多孔石墨烯包覆锂离子电池正极材料。其采用多孔石墨烯包覆，解决了石墨烯完全并均匀包覆锂离子电池正极材料时所导致的离子导电性差的问题，但是其孔状孔径不好控制，改性后的锂离子正极材料的导电性需进一步完善。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型锂离子电池正极材料的制备方法，该方法制得的锂离子电池正极材料稳定性好，比容量大，倍率性能和循环性能好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将LiCl水溶液和极性有机物混合萃取，分离有机相和水相；

(2)将上述得到的有机相和胺类有机物混合搅拌，得到反应液；并将得到的反应液加入到带有搅拌装置的反应器中，边搅拌边向反应液中通入二氧化碳气体，在10-60℃下搅拌反应10-60min，反应结束后，离心，得到的沉淀依次用无水乙醇、去离子水洗涤，干燥，得到碳酸锂；

(3)配制浓度为0.5M的钴盐溶液，将钴盐溶液和柠檬酸钠以质量比为(5-15)：1混合搅拌均匀后与浓度为3M的氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，30-60℃下搅拌反应，反应结束后陈化，过滤，干燥，得到的固体与上述制得的碳酸锂混合后置于马弗炉中950℃下处理6h，得到钴酸锂材料；

(4)将氧化石墨烯、去离子水、乙二醇混合搅拌，制得氧化石墨烯分散液，并加入步骤(3)制得的钴酸锂材料，500W功率超声处理30min，得到混合分散液；

(5)将上述制得的混合分散液用注射器逐滴加入到由低温冷冻浴控温的接收液中，然后依次进行冷冻干燥、真空干燥，得到的固体加入到交联剂溶液中，60℃水浴加热处理后置于质量浓度为1-5wt％的水合肼溶液中处理，最后进行干燥，制得锂离子电池正极材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述极性有机物为碳原子数为3-8的烷基醇中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述有机相和水相的体积比为(1-5)：1。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述LiCl水溶液的浓度为3-10mol/L。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述胺类有机物为十二烷基二甲基叔胺、辛烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述反应液中，胺类有机物的体积分数为30-70％。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为5-15mg/g，乙二醇的质量分数为10-30％。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述氧化石墨烯、钴酸锂材料的质量比为(0.1-0.45)：80。