[发明专利]一种利用纳米纤维管制备锂电池高镍三元纳米线的方法

说明书

本发明属于三元电池制备的技术领域，具体涉及一种利用纳米纤维管制备锂电池高镍三元纳米线的方法。本发明一种利用纳米纤维管制备锂电池高镍三元纳米线的方法，以中孔的纳米纤维管为模板，在管内形成高镍三元，在管外形成低镍三元，其整体结构为纳米线，不但实现了镍内高外低的梯度保护，而且以中孔纤维管为模板，制备易于控制，相比于壳核结构，本发明的外形微纤维，有效抗裂纹的产生，可以显著提升高镍三元电极的循环性能。

技术领域

本发明属于三元电池制备的技术领域，具体涉及一种利用纳米纤维管制备锂电池高镍三元纳米线的方法。

背景技术

锂离子电池用三元正极材料 LiNixCoyM1-x-yO2(M为Mn或Al)具有比容量高、成本低等优点，已实现商业化应用。然而三元正极材料在安全性能、循环性能、储存性能、加工性能等方面仍存在不足，很多研究结果表明合理的结构设计是改善三元正极材料性能的有效手段。

三元电池通过NiCo-Mn/Al的协同作用，结合了钴酸锂循环性能好，镍酸锂高比容量和锰酸锂成本低安全性能好的优点。在三元材料的各个组分中镍决定电量，钴决定充放电速度，锰决定稳定性，随着镍含量的增加，电池的放电比容量也随之增加，热稳定性和容量保持率有所降低。但随着三元电池安全性得到提高与工艺演进，更高镍三元材料是大势所趋。

富镍体系的三元材料具有容量高、价格低等优势，是目前三元正极材料的重要发展方向。但是随着Co含量的减少，Ni 含量的增加，材料的倍率性能和循环性能变差。富镍体系的三元材料的不稳定性带来了一系列问题，如在循环过程中颗粒的膨胀和收缩，会在内部产生大量裂缝，进而与电解液反应，在表面形成岩盐相。尽管目前已通过掺杂和表面包覆使充放电效率和循环性能都有较明显的提高，但稳定性仍然难以满足在动力汽车中的应用。

中国发明专利申请号申请号201710590120.5公开了一种高镍三元NCM622-纳米线材料的制备方法。公开了高镍三元NCM622-纳米线材料的制备方法，按元素摩尔比称取一定量的锂源、镍源、钴源和锰源，将其一并加入到去乙醇中，形成均一透明的溶液；称取一定量聚乙烯吡咯烷酮加入到所得溶液中，磁力搅拌，使其全部溶解；称取一定量有机糖作为防吸水剂加入到所得溶液中，继续搅拌，使其全部溶解；所得溶液转移到注射器中进行静电纺丝，用铝箔接收纳米纤维；将所得产物在空气中烧结；所得产物在氩气氛围中于高温煅烧，得到高镍三元NCM622-纳米线材料。

中国发明专利申请号申请号201410076746.0公开了一种在PBO纤维表面制备Ni/P/纳米SiO₂三元复合镀层的方法。公开了一种在PBO纤维表面制备Ni/P/纳米SiO₂三元复合镀层的方法，涉及一种在PBO纤维表面制备镀层的方法。本发明的目的是为了解决目前的PBO纤维作为光敏感的高分子材料，在使用过程中会因受到紫外线辐照而发生光氧化老化，引起分子链的断裂，从而损害其力学性能，进而影响材料的耐久的技术问题。本发明方法：一、制备纳米SiO₂溶胶；二、PBO纤维粗化处理；三、PBO纤维敏化处理；四、PBO纤维活化处理；五、PBO纤维还原处理；六、PBO纤维表面Ni/P/纳米SiO₂复合镀。本发明主要应用于在PBO纤维表面制备镀层。