[发明专利]一种多重改性的富镍三元材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，以NCM622型富镍三元材料为基体，先原位掺杂铁元素和镧元素，再以糖为螯合剂在材料表面包覆导电聚合物涂层；所述制备方法具体包括以下步骤：

步骤a、将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰溶于水中制成硫酸盐混合溶液，所述硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰的摩尔比为(5.5～6.5)∶(1.8～2.2)∶(1.8～2.2)，所述硫酸盐混合溶液中硫酸根浓度为1.5～2.5mol/L；将所述硫酸盐混合溶液与稀氨水混合得到初混溶液，所述稀氨水的体积为所述初混溶液体积的40～60％，所述稀氨水中NH₃的浓度为0.4～0.6mol/L；

步骤b、向所述硫酸盐混合溶液中加入铁盐或氧化铁以及镧盐或氧化镧得到五元混合盐溶液，所述铁盐或氧化铁以及镧盐或氧化镧的质量均为所述硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰总质量的1～5％；

步骤c、将步骤b所得五元混合盐溶液中加入碱溶液和氨水混合得到混合溶液，反应完成后再陈化12～15h，其中，所述碱溶液中OH^-浓度为1～3mol/L，所述碱溶液的体积为所述混合溶液体积的20～30％；所述氨水溶液中NH₃的浓度为4～6mol/L，所述氨水溶液的体积为所述混合溶液体积的5～7％；

步骤d、将步骤c反应完毕的混合溶液过滤，将所得滤渣干燥，加入与所述滤渣中镍离子的摩尔比为(1～1.2)∶0.6的锂盐或氢氧化锂，混合后在0.1～0.2L/min的氧气流中在400～600℃的温度下预热4～6个小时，然后在0.1～0.2L/min的氧气流中在600～900℃温度下烧结10～20个小时，即得铁镧共掺杂NCM622材料；

步骤e、将所述铁镧共掺杂NCM622材料与导电聚合物、糖分散于无水乙醇溶液中，用氨水调节pH至10～12，加入相当于所得溶液体积12.5～37.5％的过氧化氢水溶液，加热搅拌至溶剂挥发，干燥、煅烧，即得；所述铁镧共掺杂NCM622材料在无水乙醇中的浓度为40～60g/L，所述糖的质量为所述铁镧共掺杂NCM622材料质量的10～30％，所述导电聚合物的质量为所述铁镧共掺杂NCM622材料质量的1～5％，所述过氧化氢水溶液的质量百分浓度为25～35％。

2.根据权利要求1所述多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，所述硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰的摩尔比为6∶2∶2；和/或

所述铁盐为硫酸铁、硝酸铁和硫酸亚铁中的至少一种；和/或

所述镧盐为硝酸镧、碳酸镧和乙酸镧中的至少一种；和/或

所述碱溶液为氢氧化钠水溶液；和/或

所述锂盐为碳酸锂和乙酸锂中的至少一种；和/或

所述糖为葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖和麦芽糖中的至少一种；和/或

所述导电聚合物为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的至少一种。

3.根据权利要求1所述多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，步骤c中加入碱溶液和氨水的操作为在11～13h完成所述碱溶液和氨水的加入。

4.根据权利要求1所述多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，步骤d中将所得滤渣干燥为在100～120℃下真空干燥8～10h。

5.根据权利要求1所述多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，步骤e中将所述铁镧共掺杂NCM622材料与导电聚合物、糖分散于无水乙醇溶液的方法为：将所述铁镧共掺杂NCM622材料分散于无水乙醇中制成浓度为80～120g/L的混悬液，超声至分散均匀，加入所述糖，然后按10～30ml/h的速率加入所述导电聚合物的无水乙醇混悬液。

6.根据权利要求1所述多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，步骤e中所述加热搅拌为在40～60℃下以200～600rpm/min的转速持续搅拌。

7.根据权利要求1所述多重改性的富镍三元材料的制备方法，其特征在于，步骤e中所述干燥为在90～110℃条件下干燥9～12h；和/或

步骤e中所述煅烧为在200～300℃煅烧4～6h；和/或

步骤e中所述煅烧在惰性气体保护下进行。