[发明专利]一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料在审
申请号: | 201811110006.9 | 申请日: | 2018-09-21 |
公开(公告)号: | CN109449384A | 公开(公告)日: | 2019-03-08 |
发明(设计)人: | 武建飞;刘会;牛全海 | 申请(专利权)人: | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 |
主分类号: | H01M4/36 | 分类号: | H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525 |
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地址: | 266101 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 正极材料 镍钴锰酸锂 纳米碳 复合导电聚合物 包覆的 锂离子电池正极材料 导电性 导电聚合物 结构稳定性 倍率性能 导电材料 电极材料 过渡金属 循环性能 有效抑制 包覆层 电解液 副反应 包覆 导电 溶出 制备 贯穿 外部 桥梁 保证 | ||
1.一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,镍钴锰酸锂表面被一层高分子导电聚合物包覆,纳米碳导电材料贯穿过包覆层。
2.根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,所述的镍钴锰酸锂正极材料为高镍三元正极材料,所述高镍三元正极材料的化学式为LiNi1-x-yCoxMnyO2;其中,(1-x-y)≥0.6,x>0,y>0。
3.根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,所述的高分子导电聚合物层厚度为5~100nm。
4.根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,所述的高分子导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、中的任意一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,所述的纳米碳导电材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、SP导电炭黑、碳点中的任意一种或者几种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰按摩尔比为1-x-y:x:y混合均匀,其中(1-x-y)≥0.6,x>0,y>0,镍、钴、锰盐的溶液浓度为2mol/L;然后将4mol/L的NaOH、4mol/L的氨水与上述过渡金属盐溶液同时缓慢滴加到反应容器中,控制反应溶液的PH值10~13,温度在45~65℃之间;反应完成后将反应容器中的沉淀物过滤、洗涤并在110℃干燥获得Ni1-x-yCoxMny(OH)2;
(2)氢氧化锂与Ni1-x-yCoxMny(OH)2按摩尔比1:1.05均匀混合,在氧气气氛保护下400~500℃煅烧5h,700~900℃煅烧15h,获得LiNi1-x-yCoxMnyO2;
(3)按LiNi1-x-yCoxMnyO2与纳米碳导电材料的质量比为50~75:1,加入:N-甲基吡咯烷酮溶液中,搅拌2小时;随后加入1.5wt%表面活性剂的乙醇溶液,并使用稀盐酸或稀硫酸将上述溶液pH值调为4~6,继续搅拌2小时;加入吡咯、苯胺、噻吩中的一种或几种单体后缓慢滴加氧化剂至上述混合溶液中,反应过夜;将反应产物过滤并旋转蒸发,获得纳米碳贯穿的导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料。
7.根据权利要求6所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,步骤(3)中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。
8.根据权利要求6所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于根据权利要求1所述的一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,步骤(3)中的氧化剂为重铬酸钾、过硫酸铵、碘酸钾中的一种。
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