[发明专利]一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，将镍盐、锆盐、锰盐与氢氧化钠混合磨，期间保持混合物呈黏糊状直至重新呈现固态，加入去离子水、碳源、醋酸钇和有机溶剂混合配置的混合液，调配成流变相体，再于密闭反应器中恒温反应后得到包覆型前驱体，最后与锂源混合煅烧。本发明的方法工艺简单、成本低、且能够制备得到结构稳定性和电化学性能得到明显改善的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因循环性能好、容量高、价格低廉、使用方便、安全和环保等优点而得到广泛应用。随着行业的快速发展，锂离子电池的性能需求也越来越高。而正极材料是影响锂离子电池的主要因素，尖晶石结构的锰酸锂，具有无毒性、成本低、制备工艺简单、能量密度高等特点而备受青睐，有望成为下一代锂离子电池最有前途的正极材料之一。

CN111172582A公开了一种C包覆的单晶型镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。该发明采用两次烧结的工艺，先将前驱体、Li源、纳米助熔剂混合均匀进行一次烧结，再破碎分解过筛得到基材，然后与有机碳源混合进行二次烧结。该发明虽然能通过C包覆改善前驱体性能，但是对于材料的结构和性能改善有限，所得的正极材料循环稳定性相对较差，且工艺繁琐，步骤繁多，且成本较高，反应工艺条件较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，完善现有技术存在的缺陷，提供一种工艺简单、成本低、且结构稳定性和电化学性能得到明显改善的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取一定重量的镍盐与锆盐均匀混合得混合物A，称取一定重量的锰盐与锆盐均匀混合得混合物B；

（2）将一定浓度的去离子水、C源、醋酸钇，有机溶剂配置混合液C；

（3）将混合物A加入至氢氧化钠中进行混磨至混合物呈粘稠状，再加入混合物B进行混磨，期间保持混合物呈黏糊状直至重新呈现固态得混合物D，加入混合液C，在一定温度下均匀搅拌调配成流变相体E；

（4）将（3）中的流向变相E转入密闭反应器中恒温反应，将所得前驱体洗涤，干燥即得所需包覆型前驱体F；

（5）将前驱体F与锂源混合煅烧，即得所述包覆型正极材料。

作为优选，步骤（1）中，所述镍、锰的摩尔比为1:0.5～1:5，优选1:1～1:4；所述镍、锆的摩尔比为1:0.001～1:0.01，优选1:0.004～1:0.007；所述可溶性镍盐、锰盐为硫酸盐、醋酸盐、苯甲酸盐的至少一种；所述锆盐为硫酸锆、硝酸锆的至少一种。

作为优选，步骤（2）中，所述C源为可溶性淀粉、葡萄糖中的至少一种。所述有机溶剂为乙醇、乙二醇等中的至少一种。

作为优选，步骤（2）中，所述混合液C中，碳源浓度为0.01～0.1g/mL，进一步优选0.04～0.08g/mL。所述醋酸钇的浓度为0.01～0.1g/mL，进一步优选0.02～0.06g/mL。

作为优选，步骤（3）中，所述调配过程为先向氢氧化钠中加入A，再加入B；所述调配的温度为10～60℃，进一步优选20～50℃。

作为优选，步骤（3）中，所述混合物A和B的总量与氢氧化钠的摩尔比为1:1～1:5，进一步优选1:2～1:4。作为优选，步骤（3）所述混合物D与混合液C的质量比为1:0.5～1:10，进一步优选1:1～1:6。

作为优选，步骤（4）中，所述恒温反应器温度为30～90℃，进一步优选50～80℃，所述反应时间为5～24h，进一步优选8～20h；所述反应气氛为氮气，所述氮气流速为0.1～10L/min，进一步优选1～5L/min。