[发明专利]一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料及其制备方法

摘要

本发明提供一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料及其制备方法，采用镍、钴、锰盐制备前驱物，制备过程中引入有机硅形成溶胶，采用气流式喷雾干燥器对溶胶进行喷雾干燥，同时引入石墨烯浆体，在快速干燥过程中，石墨烯成为颗粒间的空间阻隔，限制了颗粒的尺寸，抑制其过度生长，得到粒度均匀、导电性良好的硅基镍钴锰锂三元电池材料。本发明提供上述方法有效解决在实际应用中三元锂电池电极材料由于其镍含量高，结构稳定性差，进而影响电池安全性的技术问题，有效地提高了三元锂电池电极材料稳定性，进而提升了三元锂电池使用安全性。

主权项

一种硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将钴盐与锰盐加入去离子水中，搅拌均匀，形成溶液，加入浓度为1.0mol/L氢氧化钠溶液，超声振荡1h，得到CoyMn1‑x‑y(OH)2分散液，其中钴、锰、去离子水与氢氧化钠的摩尔比为y:(1‑x‑y):5‑14:1；所述x 和y 的摩尔比满足：0.1≤x≤0.5；0.05≤y≤0.7；0.5≤x+y ≤0.9；（2）再配置x摩尔分数的镍盐溶液，镍与去离子水的比例为x:8‑15，将镍盐溶液和步骤（1）得到的CoyMn1‑x‑y(OH)2分散液混合，生成均匀的NixCoyMn1‑x‑y(OH)2前驱体；（3）加热石墨烯与有机硅的混合液至80‑120℃，将步骤（2）得到的NixCoyMn1‑x‑y(OH)2前驱体加入混合液中，超声搅拌均匀，得到石墨烯、有机硅、NixCoyMn1‑x‑y(OH)2混合溶胶，将混合溶胶加入锂盐化合物溶液中，锂离子向溶胶中扩散，得到复合物；（4）将气流式喷雾干燥器腔室温度升温至450‑750℃，将步骤（3）得到的复合物从气流式喷雾干燥器的加料口加入，对复合物进行喷雾干燥，设置气流速度为4‑6m/s，在快速干燥的过程中，NixCoyMn1‑x‑y(OH)2和有机硅原位分解成氧化物，同时由于较小的尺寸，氧化物快速反应，硅原子替代了部分镍形成硅基镍钴锰锂三元锂电池电极粉末；（5）将步骤(4)得到的硅基镍钴锰锂三元锂电池电极粉末收集后，采用保护气氛高温煅烧工艺，对粉末进行煅烧均匀化处理，获得硅基镍钴锰锂三元锂电池电极材料。