[发明专利]一种利用微波辅助合成还原氧化石墨烯包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用微波辅助合成还原氧化石墨烯包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，属于正极材料技术领域。本发明将Li(CH3COO)·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O、Ni(CH3COO)2·4H2O和Co(CH3COO)2·4H2O混合均匀，干燥研磨得到混合粉料A；混合粉料A在空气氛围、温度为300～400℃下进行微波焙烧20～40min，再加热升温至温度为850～950℃进行微波焙烧3～6h，冷却至室温，研磨过筛得到LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料；将氧化石墨烯与LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料加入到无水乙醇中，经磁力搅拌和超声分散均匀得到混合浆料B，混合浆料B置于温度为100～120℃下迅速蒸干，然后微波加热至温度为300～400℃并保温20～40min得到还原氧化石墨烯包覆LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料。本发明微波辅助还原氧化石墨烯，促进氧化石墨烯热解和高温固相烧结，显著改善了镍钴锰三元锂离子电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种利用微波辅助合成还原氧化石墨烯包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，属于正极材料技术领域。

背景技术

锂电池是一种可充电电池，目前锂离子电池主要包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂钒氧化物、锂铁氧化物、锰镍钴复合氧化物等。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，其拥有众多优异性能：电子迁移率大、电阻率小、高比表面积比等。Li⁺可以储存在石墨烯片层的两侧且形成LiC₃化合物，另外石墨烯片层也为Li⁺提供了嵌入和脱出的大量的空穴。然而采用物理法直接将石墨烯和正极材料混合以实现石墨烯包覆正极颗粒，其被包覆后正极材料的充放电容量没有太大变化，且当石墨烯添加量较多时，容量有所下降。这是由于物理法直接包覆无法使石墨烯与正极材料均匀的分散，且石墨烯本身易团聚，当石墨烯添加量较多时，材料混合不均匀，充放电时对Li⁺的嵌入脱出造成影响，从而影响了材料的放电。

发明内容

本发明针对现有技术LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料的问题，提供一种利用微波辅助合成还原氧化石墨烯包覆镍钴锰酸锂LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料的方法，本发明采用微波焙烧法制备LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料，再采用微波辅助还原氧化石墨烯包覆

LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料，可显著减小颗粒尺寸，提高颗粒尺寸的均匀性和还原氧化石墨烯包覆的均匀性，提高正极材料的充放电容量。

一种利用微波辅助合成还原氧化石墨烯包覆LiNi₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃O₂正极材料的方法，具体步骤如下：