[发明专利]一种高熵单晶电池正极材料制备方法及得到的产品

说明书

本发明公开了一种高熵单晶电池正极材料制备方法及得到的产品，属于电池材料技术领域。该方法包括一、将镍、钴、锰、铁、镁的可溶性盐溶于水制成透明混合溶液；二、将混合溶液、络合剂和沉淀剂并流，惰性气氛或N₂中加热搅拌，生成前驱体料浆，陈化，过滤干燥，破碎过筛得到粉体b；三、将粉体b和可热分解放出气体的含锂化合物混合，混合气氛下加热至850～950℃，冷却后破碎筛分得到粉体c；四、将粉体c分散到水中，加入稀酸，搅拌一段时间后烘干，后加热至800～900℃，保温一段时间后冷却。该高熵单晶电池正极材料内部有细孔且表面有凹凸坑，比表面积较大，可提高锂离子扩散速率，提升材料的充放电容量和倍率性。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种高熵单晶电池正极材料制备方法及得到的产品。

背景技术

高熵(high-entropy,HE)材料是金属合金领域的一个新兴概念，其结合了多种主要元素，创造了新的单相材料。在过去的几年里，高熵概念已被应用于各个领域，包括热电、催化、超电导率和储能。大构型熵被认为可以增强多组分的同时溶解度，从而可以选择优化目标物的性质。高熵材料以其独特的晶体结构特征，表现出许多不同于传统材料的组织和性能特点。

单晶材料由2～5微米的独立晶体组成，内部不存在晶界以及界面应力等不稳定影响因素。而多元正极材料随着镍含量的增大，其表面的非活性残余锂逐渐增多，严重影响多元材料的容量、倍率等性能，高电压充放电过程中容易发生颗粒内裂纹、材料粉化等问题，造成其循环性能迅速降低，且安全性较差。研究发现多元材料颗粒单晶化可以显著改善其循环寿命和安全性能。但目前单晶正极材料也出现一些不足之处，比如其一次颗粒大小在几个微米，尺寸较大，比表面积较小，与电池液接触面积有限，导致充放电过程锂离子扩散距离长，扩散速率慢，使其充放电容量和倍率性都要比同等多元正极材料低些。

经检索，专利公开号：CN110280255A，公开日：2019年9月27日，名称为：一种纳米高熵合金电催化剂及其制备方法，该发明公开了一种三维多孔碳基底以及负载在三维多孔碳基底上的FeCoNiCrCu高熵合金纳米颗粒及其制备方法，制备方法：1)将模板剂-氯化钠、碳源、尿素，用去离子水溶解，加入掺杂源，磁力搅拌且完全冻实后，进行真空干燥；2)热处理后冷却至室温，制得粉末；3)将粉末洗涤、过滤和烘干，制得纳米高熵合金电催化剂；4) 将纳米高熵合金电催化剂制作成工作电极，并进行电化学性能测试。又如论文(DanyangFeng, Yangbo Dong，Liangliang Zhang，et.al.Holey Lamellar High Entropy Oxide asUltra-Highly Active Heterogeneous Catalyst for Solvent-free Aerobic Oxidationof Benzyl Alcohol.Angew. Chem.Int.Ed.,2020,DOI:10.1002/anie.202004892)以氧化石墨烯(GO)为牺牲模板，通过锚固-融合法首次合成了多孔层状HEO材料Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Mg_0.2Zn_0.2O。在合成过程中，首先通过静电相互作用将金属离子吸附到GO表面，金属前驱体与氧化石墨烯模板之间的固定作用有效地防止了加热过程中前驱体纳米颗粒的团聚，使金属前驱体在高温下能够形成单相的高熵结构。制备得到的多孔层状HEO作为非均相催化剂对苯甲醇无溶剂需氧氧化反应表现出了超高的催化活性。该方法以高温煅烧可分解的化合物为造孔剂和牺牲模板剂，构造三维多孔材料，但未调控造孔剂的分解从而调控孔的形成速率，并且无法达到掺杂锂的作用，限制了其充放电容量及倍率性。

发明内容

1.要解决的问题