[发明专利]掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：S1、制备复合改性碳纳米管：S2、在复合改性碳纳米管上接枝铁、铈、钴，制备得到多金属接枝改性碳纳米管；S3、制备镍锰酸锂正极材料；S4、利用正硅酸乙酯对镍锰酸锂正极材料进行改性处理，制备得到表面改性正极材料；S5对表面改性正极材料进行碳纳米管掺杂、聚苯胺包覆复合改性处理：得到掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料。本发明提供的掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料表现出了较高的放电比容量和优异的容量保持性能。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，特别涉及一种掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

尖晶石型镍锰酸锂是在尖晶石型锰酸锂基础上发展起来的，与锰酸锂一样是具有三维锂离子通道的正极材料。与钴酸锂正极材料相比，其输出电压高、成本低、环境友好；与锰酸锂正极材料相比，其在高温循环下的稳定性大大提高。镍锰酸锂正极材料由于能量密度大、价格低廉、环境友好、资源丰富、电压平台高等优势成为一种具有很好前景的高比能量动力电池的正极材料。例如专利CN106898766B公开的一种十四面体形纳米镍锰酸锂电池正极材料的制备方法、专利CN102569776B公开的一种球形高电压正极材料尖晶石镍锰酸锂的制备方法等。

但常规的镍锰酸锂正极材料仍然存在一些缺陷，例如电池循环使用容量衰减较快，造成该缺陷的主要原因包括正极材料的稳定性差、锰在电解液中的溶解等。专利CN103441264A公开的一种降低锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法，其通过球磨降低锰源粒径来减缓锰离子的溶解，取得了一定的效果，但仍需改进。专利CN105720298A公开的一种锂离子电池镍锰酸锂材料的改性方法，其通过锶铁钼包覆镍锰酸锂，来抑制锰的溶解，也取得了一定的效果，但其放电比容量性能以及容量保持性能仍需提高。

所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备复合改性碳纳米管：

S1-1、对多壁碳纳米管进行酸处理，得到羧基化碳纳米管；

S1-2、在羧基化碳纳米管上原位修饰对氨基苯硫酚，得到复合改性碳纳米管；

S2、在复合改性碳纳米管上接枝铁、铈、钴，制备得到多金属接枝改性碳纳米管；

S3、制备镍锰酸锂正极材料；

S4、利用正硅酸乙酯对镍锰酸锂正极材料进行改性处理，制备得到表面改性正极材料；

S5对表面改性正极材料进行碳纳米管掺杂、聚苯胺包覆复合改性处理：

S5-1、将表面改性正极材料、多金属接枝改性碳纳米管、苯胺加入乙醇水溶液中，超声分散得到溶液A；将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，得到溶液B；

S5-2、于搅拌状态下，将溶液B滴加到溶液A中，用盐酸调节所得混合物的pH为酸性，然后在惰性气体气氛下反应，反应结束后抽滤，固体产物洗涤，真空干燥，研磨，得到掺杂、包覆复合改性的镍锰酸锂正极材料。

优选的是，所述步骤S1具体为：

S1-1、对多壁碳纳米管进行酸处理，得到羧基化碳纳米管：

将多壁碳纳米管加入硫酸和硝酸的混酸中，65-90℃下超声0.5-4h，离心，弃离心液，固体产物用去离子水洗涤至中性，真空干燥，得到羧基化碳纳米管；