[发明专利]聚合铝-石墨烯包覆的掺杂三元材料的制备方法

权利要求书

1.聚合铝-石墨烯包覆的掺杂三元材料的制备方法，其特征在于所采用的技术方案由以下步骤组成：

将分子量在1000～30000范围的聚乙烯吡咯烷酮与10倍体积的液态介质混合，在搅拌的同时加入与聚乙烯吡咯烷酮体积相同的石墨烯粉末，超声波震荡处理10min～3h,得到石墨烯溶液;

将石墨烯溶液与稀释溶液按照体积比1:1混合，制备得到聚合铝-石墨烯溶液;

将D50粒径在1nm～50µm范围的掺杂三元材料与液态介质按照体积比1：(0.1～1000)均匀混合为混合溶液2;

将聚合铝-石墨烯溶液与混合溶液2按照体积比1:1混合，制备得到混合溶液3;在连续搅拌的条件下，在混合溶液3中滴加氨水至溶液的酸度在pH 8～12范围内，于50～90℃温度区间的任一温度陈化5～48h，过滤和洗涤滤渣，制得滤渣为前驱物1;

将前驱物1在于150～260℃区间的任一温度真空干燥,制得干燥的前驱物2;将干燥的前驱物2置于纯氧气氛中,按照0.2～15℃/min的加热速度，从室温程序加热至230～500℃温度区间的任一温度,冷却至室温，制得具有层状α-NaFeO₂结构且包覆聚合铝-石墨烯的掺杂三元正极材料；

所述的稀释溶液是 [AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)_l2]⁷⁺形态的浓度在0.00001～20000 mmol/L范围的聚合硫酸铝或者聚合氯化铝的水溶液；

所述的层状α-NaFeO₂结构且包覆聚合铝-石墨烯的掺杂三元正极材料同时满足以下特征：在XRD衍射图上的衍射峰均与JCPDS卡片09-0063的层状α-NaFeO₂结构的特征衍射峰吻合；制备的扣式半电池在0.2C倍率电流和第1充放电循环下，相对锂电极恒电流充电至4.6V比充电至4.4V增加充电比容量的比率小于25%；层状α-NaFeO₂结构且包覆聚合铝-石墨烯的掺杂三元正极材料XRD衍射图的2θ角20～25°区间没有对应JCPDS卡片27-1252的Li₂MnO₃的衍射峰；

D50粒径是样品的累计粒度分布百分数达到50%所对应的粒径。

2.根据权利要求1所述的聚合铝-石墨烯包覆的掺杂三元材料的制备方法，其特征在于所述的掺杂三元材料中镍离子：钴离子：锰离子：掺杂离子：锂离子的摩尔比x：y：z：m：k同时满足下列条件：x：y：z ：m = （0.26～0.32）：（0.28～0.34）：（0.28～0.35）：（0.01～0.06）,且 0.95≤k≤1.05, x+y+z+m=1。

3.根据权利要求1所述的聚合铝-石墨烯包覆的掺杂三元材料的制备方法，其特征在于所述的掺杂三元材料中镍离子：钴离子：锰离子：掺杂离子：锂离子的摩尔比x：y：z：m：k同时满足下列条件：x：y：z ：m = (0.46～0.49)：(0.15～0.22)：(0.25～0.32)：（0.01～0.06）,且 0.95≤k≤1.05, x+y+z+m=1。

4.根据权利要求1所述的聚合铝-石墨烯包覆的掺杂三元材料的制备方法，其特征在于所述的掺杂三元材料中镍离子：钴离子：锰离子：掺杂离子：锂离子的摩尔比x：y：z：m：k同时满足下列条件：x：y：z ：m = (0.56～0.59)：(0.15～0.22)：(0.15～0.22)：（0.01～0.06）,且 0.95≤k≤1.05, x+y+z+m=1。

5.根据权利要求1所述的聚合铝-石墨烯包覆的掺杂三元材料的制备方法，其特征在于所述的掺杂三元材料中镍离子：钴离子：锰离子：掺杂离子：锂离子的摩尔比x：y：z：m：k同时满足下列条件：x：y：z ：m = (0.76～0.79)：(0.05～0.12)：(0.05～0.12)：（0.01～0.06）,且 0.95≤k≤1.05, x+y+z+m=1。