[发明专利]一种锂离子电池用石墨烯-三元复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种锂离子电池用石墨烯-三元复合正极材料的制备方法，该三元复合正极材料的化学式为LiMn1-x-yNixCoyO2，其中：x=0.33-0.40，y=0.15-0.2，该方法包括如下步骤：（1）制备单晶四氧化三钴；（2）烧结制备得到单晶LiMn1-x-yNixCoyO2；（3）制得石墨烯分散液；然后将上述单晶LiMn1-x-yNixCoyO2加入到上述石墨烯分散液中进行制备，得到产物石墨烯-三元复合正极材料。本发明制备的石墨烯-三元复合正极材料，使用湿法制备的高纯高密度的四氧化三钴为主要原料之一，用固相高温法以获取较高的能量密度的三元复合材料，然后采用石墨烯提高材料的循环稳定性。

主权项

一种锂离子电池用石墨烯‑三元复合正极材料的制备方法，该三元复合正极材料的化学式为LiMn1‑x‑yNixCoyO2，其中： x=0.33‑0.40，y=0.15‑0.2，该方法包括如下步骤：（1）制备四氧化三钴采用含钴矿料为原料，经浸出净化后，得到的70g/L‑100g/L钴液，向上述钴液中按钴质量的3％‑5％加入十六烷基三甲基溴化铵作为络合钴盐溶液；选用碳酸氢铵作为沉淀剂，将沉淀剂溶解、过滤后配成150g/L‑200g/L沉淀剂溶液； 将络合钴盐溶液和超过理论当量15％‑20％沉淀剂溶液，用并流加料法加入反应釜，控制前驱体合成的反应温度为50℃‑80℃，反应pH值为6‑8，搅拌速度为600‑1000rpm，以络合‑均相沉淀法连续制得钴盐的沉淀物作为前躯体； 前躯体经离心过滤、干燥后，送入煅烧炉在450℃‑700℃煅烧，经热分解得到纯度≥99.5％的单晶四氧化三钴；（2）制备三元复合正极材料将草酸锂、二氧化锰、氧化镍、上述单晶四氧化三钴按摩尔比Li：Mn：Ni：Co=1：1‑x‑y：x：y的配比混合，在球磨机中以400‑500r/min的速度机械混合10‑15h，将混合物在750‑850℃下煅烧12‑15h，然后缓冷至550‑600℃，保温5‑7h，然后随炉冷却至室温，在烧结过程中通入空气，制备得到单晶LiMn1‑x‑yNixCoyO2； （3）合成石墨烯‑三元复合正极材料按质量体积比1:3‑4称取石墨烯和乙醇，采用超声分散法将所述石墨烯分散在乙醇中，得到石墨烯分散液； 然后按照上述单晶LiMn1‑x‑yNixCoyO2和石墨烯的质量比10:1‑2将上述单晶LiMn1‑x‑yNixCoyO2加入到上述石墨烯分散液中，继续超声搅拌30‑40min，得到混合液；然后将混合液转移至球磨罐，转速为300‑400r/min，球磨2‑3h，取出后经过离心分离，去离子水洗涤4‑6次，在真空干燥箱100‑120℃烘干5‑7h得到产物石墨烯‑三元复合正极材料。