[发明专利]一种锡-石墨烯气流包覆高镍三元锂电池电极材料的方法

说明书

本发明涉及高镍三元锂电池电极材料领域，具体涉及一种锡‑石墨烯气流包覆高镍三元锂电池电极材料的方法。所述方法包括：配制高镍的镍、钴、锰、锂的硝酸盐，雾化干燥得到预混料，Ni：Co：Mn：Li的摩尔比为：0.7～1.2:0.1～0.3:0.1～0.5：1～1.5；预混料750℃～860℃下焙烧0.8～1.5h，气流磨得纳米微粒A；将锡与石墨烯在氮气保护下熔化为锡液B，金属锡与石墨烯的质量比0.1～0.3:15～25；将纳米微粒A和锡液B以压力0.2Mpa～0.4Mpa的氮气为输送气体，在气流对撞机对撞，纳米微粒A和锡液B的流速为340m/s以上。该方法能保证高镍三元材料的高容量密度，包覆剂少。

技术领域

本发明涉及高镍三元锂电池电极材料领域，具体涉及一种锡-石墨烯气流包覆高镍三元锂电池电极材料的方法。

背景技术

锂离子电池和传统的蓄电池比较起来，不但能量更高，放电能力更强，循环寿命更长，而且其储能效率能够超过90%,以上特点决定了锂离子电池在电动汽车、存储电源等方面极具发展前景。随着各类电子产品的功能与性能不断地提升，对电池能量密度的要求也更加强烈。过去，为了提升电池的电容量，几乎都从电池设计来着手，但是此种方法目前已趋近极限，想再提高电池的电容量，必须更换新的材料体系。

镍钴锰酸锂三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点，由于这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、锰酸锂材料稳定性不高、磷酸铁锂容量低等问题，在电池中已实现了成功的应用。

镍钴锰酸锂中Ni为主要活性元素。镍作为提高容量的关键，为了实现高容量，高镍含量的三元材料成为研究的重点。然而当提高镍含量时，Ni₂₊占据Li₊位置，加剧了阳离子混排，活性物质结构的变化、非活性物质的产生和界面膜的生成等使得热稳定性差、大倍率稳定性差。

目前主要通过元素掺杂和表面包覆来改善。但提升性能有限。特别是包覆，由于在镍钴锰三元材料制备过程中难以有效的使包覆材料均匀完整的包覆微粒，通常需要加入较多的包覆剂，导致比容量降低。

申请号为201610950386.1 的中国专利申请公开了一种新型的高比容量氮掺杂石墨烯镍钴锰酸锂复合材料，可按如下方法制备：(1)采用Hummers法制备氧化石墨烯；(2)将镍钴锰酸锂三元材料与氧化石墨烯混合，进行超声处理，然后冷冻干燥得到复合材料；(3)通过等离子体法对所述复合材料进行氮掺杂，即得。本发明提供的制备方法简单易行，掺杂氮后的石墨烯三元复合材料导电性大幅提高，电池比容量可达200mAh/g，循环稳定性也得到很大提高。

申请号为201410387078.3 的中国专利申请公开了一种镍钴锰酸锂的制备方法，(1)将镍钴锰氢氧化物、碳酸锂、氟化铝混合物质量比按1：1：0.001比例研磨，使其混合均匀，得到A料；(2)将A料装入容器置于加热炉中升温，到430℃后低温保温处理3.5h，保温结束后继续升温至985℃后再高温保温处理11.5h，冷却，得到B料；(3)将B料进行粗破碎后研磨；(4)再将研磨好的B料粉体升温到985℃后高温保温处理3.5h，然后冷却至常温；(5)最后研磨并过筛粉体，得到标准粒度成品。优点：在现有镍钴锰酸锂的基础上进行氟化铝掺杂，形成铝掺杂型镍钴锰酸锂成品，该成品结晶度好、性能稳定、安全性更加、能量密度更高、循环性能更好。