[发明专利]一种改性镍钴锰酸锂电极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种改性镍钴锰酸锂电极材料的制备方法，对市场上购买的镍钴锰酸锂进行化学沉积包碳处理，即采用具有一定挥发性的有机碳源，在一定温度下蒸发后形成一个碳包覆区，再将镍钴锰酸锂置于该碳包覆区内使其与有机碳源蒸汽紧密结合，然后再进行高温碳化处理0.5‑10h，使碳层与镍钴锰酸锂紧密结合，制备得到改性镍钴锰酸锂电极材料。该制备方法操作简单，操作过程安全可控，制备得到的改性镍钴锰酸锂电极材料在达到更高的能量密度和比容量及更低的生产成本的同时，具有良好的循环性能和倍率性能，并且安全性能优于单纯的镍钴锰酸锂。

技术领域

本发明涉及镍钴锰酸锂电极，具体涉及一种改性镍钴锰酸锂电极材料的制备方法。

背景技术

镍钴锰酸锂三元正极材料与传统的电极材料相比，具有较高的冲放电比容量、循环性能好、能量密度高、热稳定性好、成本低等优势，并且镍钴锰酸锂材料可根据镍、钴、锰三种金属的比例进行调控，不同比例的材料具有性能各异的优势，目前使用前景巨大。

然而，现如今为追求更高的能量密度和比容量及更低的生产成本，逐渐提高了镍金属的含量，但是随着镍含量的增加，材料的循环性能和热稳定性能、安全性能逐渐降低，难以达到两全的目的。

发明内容

本发明的目的之一是为了提供一种改性镍钴锰酸锂电极材料，该电极材料在达到更高的能量密度和比容量及更低的生产成本的同时，具有良好的循环性能和倍率性能，并且安全性能优于单纯的镍钴锰酸锂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改性镍钴锰酸锂电极材料，是一种在镍钴锰酸锂表面包覆有碳层的复合材料。

具体的说，所述碳层厚度为2～20nm，尤以5-20nm为最佳。

具体的说，所述镍钴锰酸锂为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811。

本发明的还提供了上述改性镍钴锰酸锂电极材料的制备方法，通过有机物碳化在镍钴锰酸锂的表面沉积碳层，有效的提高了电极材料的电导性能、倍率性能、循环性能、安全性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种上述改性镍钴锰酸锂电极材料的制备方法，对市场上购买的镍钴锰酸锂进行化学沉积包碳处理，即采用具有一定挥发性的有机碳源，在一定温度下蒸发后形成一个碳包覆区，再将镍钴锰酸锂置于该碳包覆区内使其与有机碳源蒸汽紧密结合，然后再进行高温碳化处理0.5-10h，使碳层与镍钴锰酸锂紧密结合。其中，为保证严格控制碳层的厚度在5-12nm，严格控制时间的最优区间为 2-6h。

具体的说，所述有机碳源具有50％以上碳含量，具有一定的黏稠性，且在常温下稳定，在50-150℃下可挥发，然后蒸汽分子可紧密附着在镍钴锰材料的表面，在800-1500℃的温度下可与镍钴锰酸锂紧密复合形成稳定的碳层。而其中，挥发温度为100-120℃、高温碳化处理温度为1000-1500℃最优。

具体的说，所述有机碳源为苯环衍生溶剂、脂类有机溶剂、醚类有机溶剂、酮类有机溶剂中的任意一种或多种，且上述四种碳源对应的化学通式分别为：

进一步的，所述四个化学通式中，R1-R6可选择卤原子、氢原子、烷烃基团、炔烃基团、苯基化合物中的任意一种；R7-R12可选择烷烃基团、苯基化合物、炔烃基团、烯烃基团中的任意一种。具体来说，所述四个化学通式中，典型的有机碳源为通式1：甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯等；通式2：乙酸甲脂、乙酸正丙酯、乙酸丁酯等；通式3：环丙酮、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮等；通式4：乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚等。

进一步的，所述有机碳源采用苯环衍生溶剂与醚类有机溶剂混合使用效果最佳，且二者的体积比为2:3最佳，。