[发明专利]一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法

权利要求书

1.一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用共沉淀反应制备镍钴锰氢氧化物前驱体；

(2)将氟铌酸和镍钴锰氢氧化物前驱体均匀搅拌，然后加入氨水或通入氨气，生成氢氧化铌和氟化铵，得到改性前驱体的复合材料；

(3)将步骤(2)中的复合材料与氢氧化锂混合，氧气气氛下，高温煅烧，得到氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料。

2.根据权利要求1所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，将步骤(3)生成的氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料进行气流粉碎机破碎分级、过筛得到成品三元材料。

3.根据权利要求2所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体的步骤为：将含有NiSO₄·6H₂O、CoSO₄·7H₂O和MnSO₄·H₂O的总浓度为2.0mol L^-1的水溶液泵入氮气下的连续搅拌反应器中，反应温度50-60℃；然后分别加入10wt.％NaOH溶液和5.0mol L^-1NH₄OH溶液，反应体系的pH值控制在11.8，反应完成后生成沉淀物，进行过滤并用去离子水冲洗，最终得到三元前驱体Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂。

4.根据权利要求3所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，所述NiSO₄·6H₂O、CoSO₄·7H₂O和MnSO₄·H₂O的总浓度为2.0mol L^-1的水溶液中摩尔比Ni²⁺:Co²⁺:Mn²⁺＝8:1:1。

5.根据权利要求3所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中反应温度50-60℃。

6.根据权利要求1所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)具体的步骤为：在封闭的反应器中，加入0.027g氟铌酸和1.0g三元前驱Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂，均匀搅拌，再加入溶剂为水和乙醇的混合溶液，然后通入氨气，控制氨气和氟铌酸的质量摩尔比为9：1，在温度为10℃下连续搅拌4小时，得到改性前驱体的复合材料。

7.根据权利要求6所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，在封闭的反应器中，加入0.027g氟铌酸和1.0g三元前驱Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂后，均匀搅拌30min。

8.根据权利要求1所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体的步骤为：将步骤(2)中的复合材料与氢氧化锂混合均匀，然后置于管式炉进行分段烧结，首先通入氮气，以5℃/min升温至470-490℃进行预烧结，保温1.5-2.5h；再升温至740-760℃，保温3.5-4.5h；保温结束后切断氮气气氛，通入氧气气氛，在740-760℃下保温11-13h后自然冷却，得到氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料。

9.根据权利要求8所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，以5℃/min升温至480℃进行预烧结，保温2h；再升温至750℃，保温4h；保温结束后切断氮气气氛，通入氧气气氛，在750℃下保温12h后自然冷却。

10.根据权利要求1所述氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料电化学性能的评估采用CR2032型扣式电池；正极采用成品三元材料、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯，其质量比为90：5：5，具体制备流程为：首先取0.18g成品三元材料，0.01g导电剂乙炔黑和0.01g聚偏氟乙烯置于10mL的小烧杯中混合均匀，然后滴加适量的N-甲级吡咯烷酮，搅拌成均匀浆料，使用刮刀150mm涂覆在干燥的涂碳铝箔上，先置于鼓风干燥箱80℃烘干8h，再转移至真空干燥箱中120℃真空干燥12h，将完全干燥的极片用冲片机制为直径12mm的圆形正极片后称量转移至手套箱中备用以所制正极片为正极，金属锂为负极，1.1mol/L LiPF6溶解于EC/DMC/EMC的混合溶剂中的混合物为电解液，Celgard2400聚丙烯微孔膜为隔膜，将所有材料置于手套箱中组装成CR2032扣式电池，使用封口机封口；最后将组装好的CR2032型扣式电池在室温下静置活化12h备用。