[发明专利]一种多孔碳包覆镍掺杂钴酸锂复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种多孔碳包覆镍掺杂钴酸锂复合正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）镍掺杂钴酸锂的制备，（2）制备多孔碳材料，（3）碳包覆。本发明制备的正极材料，使用湿法制备的高纯度掺杂有较高含量的镍的钴酸锂材料，以提高材料的能量密度，采用使用多级受控的方式制备的多孔碳材料进行包覆，提高使得该材料的电化学稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，具有高比容量和长使用寿命。

主权项

一种多孔碳包覆镍掺杂钴酸锂复合正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）镍掺杂钴酸锂的制备该镍掺杂钴酸锂的化学式为LiCo_1‑xNi_xO₂，其中： x=0.32‑0.35；将乙酸钴和聚乙烯吡咯烷酮溶于水和乙醇溶液中，获得乙酸钴和聚乙烯吡咯烷酮混合溶液，其中乙酸钴的摩尔浓度为2‑3mol/L，聚乙烯吡咯烷酮的摩尔浓度为1‑2mol/L，水和乙醇的体积比为3:1‑2； 在65‑70℃的温度下，将摩尔浓度为1‑2mol/L的镍氰酸钠（Na₂Ni（CN）₄）水溶液，滴加到上述乙酸钴和聚乙烯吡咯烷酮混合溶液中，滴加量控制使得镍离子和钴离子的摩尔比为1:1，滴加完毕后，磁力搅拌后，静置16‑20h，离心分离得到镍氰酸钴(CoNi(CN)₄)纳米粒子；将上述镍氰酸钴纳米粒子置于坩埚内，在空气氛围下，以450‑500℃的温度下煅烧1‑2h，可以得到前驱体CoNiO₃；将氢氧化锂、上述前躯体CoNiO₃、氢氧化钴按摩尔比Li：Co：Ni =1：1‑x：x的配比混合，在球磨机中以400‑500r/min的速度机械混合10‑15h得到混合粉末，按照固、液体积比1：2‑4的比例向所述的混合粉末中加入去离子水，搅拌成粘稠浆状物；将所述浆状物置入一带有开口的容器内，使浆状物体积占反应釜体积的1/10‑1/5，并通入体积为容器体积10‑15倍的氦气的，然后将容器密闭，把密闭容器放入恒温箱中，在125‑165℃的恒温下反应8‑10h，得到镍掺杂钴酸锂；（2）制备多孔碳材料通过在水溶液中使胶体氧化硅模板材料和蔗糖组合提供前体溶液，其中控制胶体氧化硅模板的颗粒尺寸为10‑20nm，控制胶体氧化硅/碳源的重量比为1∶3‑3∶1；通过超声喷雾热解将前体溶液雾化为小液滴，在氮气气氛中，将液滴引入在900‑1100℃的温度下工作的高温炉中，将液滴转变为固体球状复合碳/氧化硅颗粒， 收集从炉中离开的所得复合碳/氧化硅颗粒，除去氧化硅，得到多孔碳材料；（3）碳包覆将上述多孔碳材料和上述镍掺杂钴酸锂按照质量比3‑5:100放入球磨机中，以350‑400r/min的速度球磨4‑6h后，在450‑550℃的氮气气氛中煅烧6‑8h得到产品。