[发明专利]一种包覆改性高镍正极材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202010210010.3 申请日: 2020-03-23
公开(公告)号: CN111416122B 公开(公告)日: 2023-04-28
发明(设计)人: 赖春艳;张文瀚 申请(专利权)人: 上海电力大学
主分类号: H01M4/62 分类号: H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 蒋亮珠
地址: 200090 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 改性 正极 材料 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种三元正极材料包覆氟化锂-氟化镧的制备方法,包括以下步骤:

(1)聚乙烯吡咯烷酮和酒精的浓度选择为0.02g/mL,称取1g聚乙烯吡咯烷酮溶解于50mL酒精中,用磁力搅拌器快速搅拌2h,得到溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液;

(2)在搅拌条件下,称取1g高镍正极材料粉末分散在溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液中,继续搅拌1h;按照氟化镧和高镍正极材料的质量比为0.005:1来称取六水硝酸镧0.011g和氟化铵0.002g,商业用高镍正极材料残余碱含量是通过盐酸滴定法测得,为0.003g当量LiOH,而后经计算需另加入的氟化铵含量0.003g;将称取好的六水硝酸镧和氟化铵分别溶于5mL的聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液中搅拌1h,依次滴入上述分散液中,搅拌加超声交替3h;

(3)将均匀的分散液进行静置,离心,在80℃温度条件下烘干10h,获得干燥的黑色正极材料粉末;将正极材料以3℃/min的升温速率升温至400℃,煅烧4h,后经自然冷却至室温,最终得到氟化锂0.004g和氟化镧0.005g共包覆的高镍正极材料,整个烧结过程在氩气气氛下进行;

制备得到的材料,经扣式电池装配后测量电化学性能,在0.2C下,电压设置为2.8-4.6V,经过100圈循环后的容量保持率为78.68%;在10C下依然有高的放电比容量123.7mAh/g。

2.一种三元正极材料包覆氟化锂-氟化镧的制备方法,包括以下步骤:

(1)聚乙烯吡咯烷酮和酒精的浓度选择为0.02g/mL,称取1g聚乙烯吡咯烷酮溶解于50mL酒精中,用磁力搅拌器快速搅拌2h,得到溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液;

(2)在搅拌条件下,称取1g高镍正极材料粉末分散在溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液中,继续搅拌1h;按照氟化镧和高镍正极材料的质量比为0.005:1来称取六水硝酸镧0.011g和氟化铵0.002g,商业用高镍正极材料残余碱含量是通过盐酸滴定法测得,为0.004g当量LiOH,而后经计算需另加入的氟化铵含量0.004g;将称取好的六水硝酸镧和氟化铵分别溶于5mL的酒精溶液中搅拌1h,依次滴入上述分散液中,搅拌加超声交替3h;

(3)将均匀的分散液进行静置,离心,在80℃温度条件下烘干10h,获得干燥的黑色正极材料粉末;将正极材料以3℃/min的升温速率升温至500℃,煅烧4h,后经自然冷却至室温,最终得到氟化锂0.006g和氟化镧0.005g共包覆的高镍正极材料,整个烧结过程在氩气气氛下进行;

制备得到的高镍正极材料,经扣式电池装配后测量电化学性能,在0.2C下,电压设置为2.8-4.6V,经过100圈循环后的容量保持率为88.87%;在10C下依然有高的放电比容量150.4mAh/g。

3.一种三元正极材料包覆氟化锂-氟化镧的制备方法,包括以下步骤:

(1)聚乙烯吡咯烷酮和酒精的浓度选择为0.02g/mL,称取1g聚乙烯吡咯烷酮溶解于50mL酒精中,用磁力搅拌器快速搅拌2h,得到溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液;

(2)在搅拌条件下,称取1g高镍正极材料粉末分散在溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液中,继续搅拌1h;按照氟化镧和高镍正极材料的质量比为0.01:1来称取六水硝酸镧0.022g和氟化铵0.004g,商业用高镍正极材料残余碱含量是通过盐酸滴定法测得,为0.005g当量LiOH,而后经计算需另加入的氟化铵含量0.005g;将称取好的六水硝酸镧和氟化铵分别溶于5mL的酒精溶液中搅拌1h,依次滴入上述分散液中,搅拌加超声交替3h;

(3)将均匀的分散液进行静置,离心,在80℃温度条件下烘干10h,获得干燥的黑色正极材料粉末;将正极材料以3℃/min的升温速率升温至600℃,煅烧4h,后经自然冷却至室温,最终得到氟化锂0.007g和氟化镧0.01g共包覆的高镍正极材料,整个烧结过程在氩气气氛下进行;

制备得到的高镍正极材料有明显包覆层,厚度20-35nm;经扣式电池装配后测量电化学性能,在0.2C下,电压设置为2.8-4.6V,经过100圈循环后的容量保持率为94.67%;在10C下依然有高的放电比容量149.5mAh/g。

4.一种三元正极材料包覆氟化锂-氟化镧的制备方法,包括以下步骤:

(1)聚乙烯吡咯烷酮和酒精的浓度选择为0.02g/mL,称取1g聚乙烯吡咯烷酮溶解于50mL酒精中,用磁力搅拌器快速搅拌2h,得到溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液;

(2)在搅拌条件下,称取1g高镍正极材料粉末分散在溶解有聚乙烯吡咯烷酮的酒精溶液中,继续搅拌1h;按照氟化镧和高镍正极材料的质量比为0.02:1来称取六水硝酸镧0.044g和氟化铵0.007g,商业用高镍正极材料残余碱含量是通过盐酸滴定法测得,为0.005g当量LiOH,而后经计算需另加入的氟化铵含量0.005g;将称取好的六水硝酸镧和氟化铵分别溶于5mL的酒精溶液中搅拌1h,依次滴入上述分散液中,搅拌加超声交替3h;

(3)将均匀的分散液进行静置,离心,在80℃温度条件下烘干10h,获得干燥的黑色正极材料粉末;将正极材料以3℃/min的升温速率升温至600℃,煅烧4h,后经自然冷却至室温,最终得到氟化锂0.007g和氟化镧0.02g共包覆的高镍正极材料,整个烧结过程在氩气气氛下进行;

制备得到的高镍正极材料,经扣式电池装配后测量电化学性能,在0.2C下,电压设置为2.8-4.6V,经过100圈循环后的容量保持率为93.39%;在10C下依然有高的放电比容量152.2mAh/g。

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