[发明专利]一种锂离子电池材料及其采用超组装和脱合金的制备方法

权利要求书

1.一种采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将三元合金片置于双氧水溶液中，再向所述双氧水溶液中加入强碱溶液，在预定温度下进行脱合金反应，得到脱合金材料；

步骤S2，将所述脱合金材料置于乙醇中超声一段时间后，加入氨丙基三甲氧基硅烷，再超声一段时间得到前驱体；

步骤S3，将氧化石墨烯粉末制成氧化石墨烯分散液，将所述前驱体与所述氧化石墨烯分散液按照一定质量比混合，得到混合溶液；

步骤S4，向所述混合溶液中加入氨水，搅拌反应后加入柠檬酸，在一定温度下继续搅拌得到材料中间体；

步骤S5，将所述材料中间体在预定气氛中升温至一定温度，保温一定时间再降至室温，得到锂离子电池材料，

其中，步骤S1中，所述三元合金片的组分为金属Al、Co和Ni，

步骤S1中，所述预定温度为25℃～60℃，

所述脱合金反应时间为2h～12h，

步骤S3中，所述前驱体与所述氧化石墨烯的质量比为20～30：1，

步骤S5中，所述一定温度为300℃～600℃，

所述一定时间为5h～10h，

所述锂离子电池材料为由纳米片为基本单元构成的微米级树枝状材料、由纳米片与石墨烯片层结构构成的无规律性复合材料或由纳米棒为基本单元构成的纳米颗粒密堆积材料中的任意一种，

所述纳米片直径为100nm，

所述微米级树枝长为3～4μm，

所述纳米棒直径为5nm，长为30nm，

所述纳米颗粒尺寸为300nm。

2.根据权利要求1所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S1中，所述三元合金片中所述Al的原子百分比为70～90％；

所述三元合金片中Co/Ni合金总原子的百分比为10～30％；

所述Co/Ni合金中所述Co的原子百分比大于0小于100％。

3.根据权利要求2所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S1中，所述三元合金片中所述Al的原子百分比为80％；

所述三元合金片中所述Co/Ni合金的总原子百分比为20％；

所述Co/Ni合金中所述Co的原子百分比为25％、50％或75％中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S4中，还包括纯化步骤；

所述纯化步骤具体为：取所述材料中间体，用水清洗至上清液pH＝7，然后60℃真空干燥12h，得到纯化后的材料中间体，以备步骤S5中，在预定气氛中升温使用。

5.根据权利要求1所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S1中，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液；

所述强碱溶液的物质的量为脱合金反应当量的100倍；

所述双氧水浓度为3.0M～9.8M；

所述强碱溶液浓度为0.1M～6M；

步骤S2中，所述氨丙基三甲氧基硅烷为0.5mL～2mL；

步骤S4，所述氨水为50μL～100μL；

所述柠檬酸为30mg～100mg。

6.根据权利要求1所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S5中，所述预定气氛为氩气、氮气或氢气与氩气的混合气体中的任意一种。

7.根据权利要求6所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S5中，所述混合气体中的所述氩气为纯度不小于99.9％的高纯氩气。

8.根据权利要求7所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法，其特征在于：

其中，步骤S5中，所述混合气体中的所述氢气的体积含量为5％～10％。

9.一种锂离子电池材料，其特征在于，所述锂离子电池材料由权利要求1～8中任一项所述的采用超组装和脱合金制备锂离子电池材料的方法制备得到。