[发明专利]一种聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：一)钠钛硼共掺杂镍锰酸锂的制备，二)聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料的制备。本发明还公开了根据所述聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料的制备方法制备得到的聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料及利用所述聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料作为正极材料的锂离子电池。本发明制备得到的聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料与现有技术中的镍锰酸锂正极材料相比，生产成本更加低廉，高温循环稳定性和电化学性能更加优异，循环使用寿命更长。

技术领域

本发明涉及镍锰酸锂正极材料技术领域，尤其涉及一种聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着纯电动汽车和混合电动汽车的迅速发展，高能量、长寿命、低成本的化学电源显得尤为紧迫，锂离子电池以其低自放电率、高比能力量、无记忆效应等优点，从众多化学电源中脱颖而出，被广泛应用于便捷式电子设备和其它高能量设备。在锂离子电池的各个组成部分中，正极材料性能的好坏直接决定着电池整个性能的优劣及循环使用寿命。镍锰酸锂正极材料由于能量密度大，价格低廉，环境友好，资源丰富，电压平台高等优势成为高比能量动力电池首选的正极材料。

现有技术中的镍锰酸锂正极材料在充放电过程中，由于较高的电压，电极表面的电解液不停地氧化分解，消耗锂离子，导致有效锂减少，容量衰减严重。另外，高温制备的镍锰酸锂晶体中存在着氧缺陷，为了维持电中性，材料中有大量Mn³⁺存在，Mn³⁺易发生歧化反应生成Mn²⁺，循环过程中存在锰的溶解现象，也会导致材料容量衰减。对材料表面进行修饰是解决上述问题的直接方法，其中，包覆是表面修饰的常见方法，但常见的包覆剂氧化锌、氧化铝、二氧化硅、氟化铝等大多属于半导体或绝缘体，包覆后会降低材料整体的电子导电率，影响材料的倍率性能。除此以外，这些包覆剂虽然阻隔了镍锰酸锂正极材料与电解液的直接接触，但同时存在腐蚀材料表面、增大电阻、降低比容量等问题。

因此，寻求更为有效的镍锰酸锂改性方法，来提高镍锰酸锂正极材料高温循环稳定性和电化学性能、延长材料使用寿命，制备得到高性能镍锰酸锂正极材料，对促进锂离子电池的发展具有积极作用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备及反应条件要求不高，原料易得，价格低廉，制备得到的聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料与现有技术中的镍锰酸锂正极材料相比，生产成本更加低廉，高温循环稳定性和电化学性能更加优异，循环使用寿命更长。

为达到以上目的，本发明提供一种聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)钠钛硼共掺杂镍锰酸锂的制备：将乙酸锰，锂盐、四硼酸钠、四氯化钛和镍盐溶于水中，混合搅拌2-3h，然后在鼓风干燥箱中100℃-110℃烘干，冷却至室温后球磨，并在800-900℃下煅烧20-30h，煅烧结束后，冷却冷却至室温，取出研磨，过200-400目筛得钠钛硼共掺杂镍锰酸锂；

2)聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料的制备：将步骤1)中制备得到的钠钛硼共掺杂镍锰酸锂分散于质量分数为20-30％的对甲苯磺酸铁的乙醇溶液中，悬浮液在5-10℃下搅拌15-20分钟，再加入吡咯，然后机械搅拌反应35-45分钟，最后用乙醇和水反复洗涤离心分离，在烘箱60-70℃下烘4-5小时，经研磨过筛后得到聚吡咯纳米管包覆镍锰酸锂正极材料。

优选地，步骤1)中所述乙酸锰，锂盐、四硼酸钠、四氯化钛、镍盐、水的质量比为1.47:(1-1.05):0.01:0.02:0.5:(6-10)。

较佳地，所述锂盐选自醋酸锂、硝酸锂或氯化锂中的一种或几种。

较佳地，所述镍盐选自醋酸镍、硝酸镍或氯化镍中的一种或几种。