[发明专利]一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，包括：首先，将一定比例的六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和50％硝酸锰溶液、一定量的尿素、适量的去离子水混合均匀；然后，置于高压反应釜中，在120～140℃下反应12～24h，得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体，最后，加入过量的锂盐，在氩气气氛中以5℃/min升温至600℃煅烧6h得到花生壳状的镍钴锰酸锂材料。本发明制备的花生壳状的镍钴锰酸锂材料纯度高、含有丰富的介孔。电化学测试表明，其具有高的克容量和良好的循环性能，在电化学反应过程中表现出多点协同效应，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料制造领域，特别是提供了一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

镍钴锰酸锂三元材料，由于其高的克容量、良好的循环性能和高的能量密度，被广泛应用于锂离子动力电池正极材料。然而，随着电动汽车的发展，对锂电池的能量密度、循环性能以及其他性能的要求进一步提高，提高正极材料的能量密度和循环性能等性能成为锂电池发展的关键。

一般而言，材料的电化学性能除了与自身特性有关外，还与材料的几何形貌有极大的联系，类花生壳状的材料因其具有多点协同效应、短的电子和离子传输途径可有效提高材料的电化学活性而成为在这一领域的研究热点。因此，本专利提供一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，首先，将一定比例的六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和50％硝酸锰溶液、一定量的尿素、适量的去离子水混合均匀；然后，至于高压反应釜中，在120～140℃下，反应12～24h，得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体，然后加入锂盐，在氩气气氛中以5℃/min升温至600℃煅烧前驱体8h得到花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料。

本发明以花生壳状的镍钴锰酸锂材料作为正极材料测量了其0.2C克容量和0.2C循环性能，本发明制备得到的花生壳状的镍钴锰酸锂材料作为正极材料具有高的克容量和优异的循环性能。

实现本发明上述目的的技术方案为：

(1)先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO₃)₂·6H₂O、六水合硝酸钴Co(NO₃)₂·6H₂O和50％硝酸锰溶液溶于100mL的去离子水中，超声5min，配制成Ni²⁺∶Co²⁺∶Mn²⁺摩尔比为x∶y∶z(x+y+z＝1)的混合金属盐溶液，其总阳离子浓度为0.5mol/L，然后，再向其中加入10g尿素，室温下继续磁力搅拌0.5h；

(2)将上述混合溶容液转移到150mL的反应釜中，在120～140℃下，反应12～24h，冷却至室温，离心分离，用去离子水和无水乙醇交替洗涤3次，于120℃下干燥24h得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体；

(3)将步骤(3)制备得到的前驱体置于管式炉中，加入一定量的氟化锂，氩气气氛下，以5℃/min升温至600℃煅烧8h得到花生壳状的镍钴锰酸锂材料。

其中，所述步骤(1)中的x、y、z范围为分别为0.5～0.8、0.3～0.1、0.2～0.1，优选地x∶y∶z为8∶1∶1。

其中，所述步骤(2)中的反应温度范围为120～140℃，优选地为130℃。

其中，所述步骤(2)中的反应时间范围为12～24h，优选地为16h。

其中，所述步骤(3)中的煅烧温度范围为600℃，优选地为600℃。

本发明所述的方法制备得到的都是花生壳状的镍钴锰酸锂材料。