[发明专利]基于锆氮共掺碳点改性单晶三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于锆氮共掺碳点改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

将三元单晶正极材料前驱体与锂源混合，升温烧结制得一次烧结三元单晶材料；

将所述一次烧结三元单晶材料与天然有机碳源混合后升温烧制，制得碳点包覆的三元单晶正极材料；

将硫酸氧锆与所述碳点包覆的三元单晶正极材料溶于水中，加入硫酸进行反应，反应结束后分离出固体，洗涤、干燥后制得改性碳点包覆的三元单晶正极材料；

将所述改性碳点包覆的三元单晶正极材料与异佛尔酮二异氰酸酯混合后旋涂于钛基片上，升温烧制得到所述基于锆氮共掺碳点改性单晶三元正极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三元单晶正极材料前驱体与锂源的摩尔比为1：(1.03～1.09)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三元单晶正极材料前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂，其中，0.65≤x1，0y≤0.20。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂源选自碳酸锂和氢氧化锂中的一种或两种的组合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三元单晶正极材料前驱体与锂源混合的升温烧结过程包括：在干燥气氛中，以15～30℃/min的升温速率升温至200～700℃，保温2h～5h，再升温至600～950℃，保温10h～25h，自然降温至80℃以下，制得所述一次烧结三元单晶材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述三元单晶正极材料前驱体与锂源混合的升温烧制过程中的干燥气氛为氧气或压缩空气。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述天然有机碳源与一次烧结三元单晶材料的质量比为1：(10～15)。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述天然有机碳源选自白及糖、芹菜糖和鼠李糖中的一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结三元单晶材料与天然有机碳源的混合过程包括：将所述一次烧结三元单晶材料与天然有机碳源溶于去离子水中，混合均匀后，在100～130℃下闪蒸干燥5h～10h。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结三元单晶材料与天然有机碳源混合后的升温烧制过程包括：在保护气氛围中，以15～30℃/min的升温速率升温至200～400℃，保温2h～5h，制得所述碳点包覆的三元单晶正极材料；所述保护气为氮气或氩气。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸氧锆、碳点包覆的三元单晶正极材料、硫酸与水的质量比为(1～2.2)：(10～80)：(60～100)：2000。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸的浓度为0.8～1.6mol/L；所述硫酸分批次等量加入。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤使用异丙醇、乙醇中的一种或二者的混合进行；所述干燥包括：60～100℃真空干燥2h～6h。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性碳点包覆的三元单晶正极材料与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1：(1～4)。