一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法及应用技术

一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法及应用，将硫酸镍、硝酸铝、硫酸锰配制成硫酸镍‑硝酸铝‑硫酸锰混合溶液；将碳酸钠配碳酸钠溶液，加入氨水，混合均匀，得到碳酸钠‑氨水混合溶液；将碳酸钠‑氨水混合溶液加到硫酸镍‑硝酸铝‑硫酸锰混合溶液中，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，离心处理，再次去除上清液，将沉淀物放入到容器中，干燥，研磨后，放置马弗炉中，经200‑300℃预烧结和700‑850℃高温烧结后，随炉冷却，研磨过筛后，得到三元正极材料。制备方法简单，容易操作，将三元正极材料应用在脉冲电池中，可以有效提高脉冲电池充放电的电压平台，使脉冲电池在高倍率放电制度下具有优异的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法及应用
本专利技术涉及一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法及应用。
技术介绍
脉冲电池是一种能够快速充放电的新型化学电源，三元材料是现今研究的热点，将它应用在脉冲电池中，能够提高电压平台，使其具有较高的比容量，并实现大电流放电。目前，大多企业选用镍、钴、锰三元材料作为脉冲电池的正极材料，但是镍的放电电位较低、导电性差，钴的价钱比较高、实用性差。为了改善上述缺点，选用镍、铝、锰制备三元金属氧化物，一方面铝具有良好的导电性、金属性好、铝的掺杂有利于离子之间的电荷转移，使离子的嵌入/嵌出可逆性增加；另一方面其价钱便宜，金属氧化物的容量比传统的碳材料高，能够提升电压平台，因此选用铝代替钴具有很好的研究价值。
技术实现思路
本专利技术是制备一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法及应用，制备方法简单，容易操作，将NixAlyMnzO2三元正极材料应用在脉冲电池中，可以有效提高脉冲电池充放电的电压平台，使脉冲电池在高倍率放电制度下具有优异的循环稳定性。本专利技术的技术解决方案是：一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法，其具体步骤如下：(1)将硫酸镍、硝酸铝、硫酸锰按照摩尔比1:1:1配制成浓度为0.02mol/L-0.04mol/L的硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液；(2)将碳酸钠配制成浓度为0.1mol/L-0.2mol/L的碳酸钠溶液，并加入占碳酸钠溶液质量5％-8％的氨水，混合均匀，得到碳酸钠-氨水混合溶液；(3)将碳酸钠-氨水混合溶液加到硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液中，所述碳酸钠-氨水混合溶液和硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液的体积比为1:1，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，离心处理，再次去除上清液，保留沉淀物；(4)将离心获得的沉淀物放入到容器中，在100℃-130℃的条件下干燥10小时-15小时，研磨后，放置马弗炉中，于200℃-300℃下预烧结2小时，再经700℃-900℃下高温烧结15-25小时，随炉冷却，研磨过筛后，得到NixAlyMnZO2三元材料。一种NixAlyMnzO2三元正极材料在制备脉冲电池用正极中的应用，其具体步骤如下：将NixAlyMnzO2三元材料、Super-P和PVDF按照质量比7:2:1混合制成膏状，单面涂覆在铝箔上，涂覆厚度为0.05-0.08mm，于60℃-80℃下在真空干燥箱中干燥12小时后，制成直径为10mm的电极。进一步的，碳酸钠-氨水混合溶液加入到硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液中时，采用蠕动泵以20mL/min-50mL/min的速度进行滴加。进一步的，步骤(3)离心处理时，离心速度为4000r/min-8000r/min，离心时间为5分钟-15分钟。本专利技术的有益效果：制备方法简单，容易操作，NixAlyMnzO2三元正极材料中Al的掺杂有利于离子之间的电荷转移，使离子的嵌入/嵌出可逆性增加，从而保证在大电流放电制度下，电池的循环稳定性得以提升；将NixAlyMnzO2三元正极材料应用在脉冲电池中，可以有效提高脉冲电池充放电的电压平台，同时脉冲电池在高倍率放电制度下具有优异的循环稳定性。附图说明图1是本专利技术NixAlyMnzO2正极材料的能谱图；图4是本专利技术NixAlyMnzO2正极材料在90.0k倍率下的扫描电镜图；图2是本专利技术NixAlyMnzO2正极材料的循环性能曲线；图3是本专利技术NixAlyMnzO2正极材料不同电流密度下的放电容量曲线。具体实施方式实施例1(1)将硫酸镍、硝酸铝、硫酸锰按照摩尔比1:1:1配制成浓度为0.02mol/L的硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液；(2)将碳酸钠配制成浓度为0.1mol/L的碳酸钠溶液，并加入占碳酸钠溶液质量5％的氨水，混合均匀，得到碳酸钠-氨水混合溶液；(3)用蠕动泵以50mL/min的速度将碳酸钠-氨水混合溶液滴加到硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液中，所述碳酸钠-氨水混合溶液和硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液的体积比为1:1，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，然后以4000r/min转速离心15min，离心后再次去除上清液，保留沉淀物；(4)将离心获得的沉淀物放入到培养皿中在100℃的条件下干燥15小时，研磨后，放置马弗炉中，于200℃下预烧结2小时，再经700℃下高温烧结25小时，随炉冷却，研磨过筛后，制得NixAlyMnZO2三元材料。NixAlyMnzO2三元正极材料制备脉冲电池用正极将NixAlyMnzO2三元材料、Super-P和PVDF按照质量比7:2:1混合和制成膏状，单面涂覆在铝箔上，涂覆厚度为0.05mm，于60℃下在真空干燥箱中干燥12小时后，制成直径为10mm的电极。组装成的脉冲电池在1000mAh/g的放电制度下，稳定循环500次以上。实施例2(1)将硫酸镍、硝酸铝、硫酸锰按照摩尔比1:1:1配制成浓度为0.04mol/L的硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液；(2)将碳酸钠配制成浓度为0.2mol/L的碳酸钠溶液，并加入占碳酸钠溶液质量8％的氨水，混合均匀，得到碳酸钠-氨水混合溶液；(3)用蠕动泵以20mL/min的速度将100mL碳酸钠-氨水混合溶液滴加到100mL硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液中，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，然后以8000r/min转速离心5min，离心后再次去除上清液，保留沉淀物；(4)将离心获得的沉淀物放入到培养皿中在130℃的条件下干燥10小时，研磨后，放置马弗炉中，于250℃下预烧结2小时，再经900℃下高温烧结15小时，随炉冷却，研磨过筛后，制得NixAlyMnZO2三元材料。NixAlyMnzO2三元正极材料制备脉冲电池用正极将NixAlyMnzO2三元材料、Super-P和PVDF按照质量比7:2:1混合和制成膏状，单面涂覆在铝箔上，涂覆厚度为0.08mm，于80℃下在真空干燥箱中干燥12小时后，制成直径为10mm的电极。组装成的脉冲电池在1000mAh/g的放电制度下，稳定循环500次以上。实施例3(1)将0.01mol硫酸镍、0.01mol硝酸铝和0.01mol硫酸锰溶于1L水中配制成浓度为0.03mol/L的硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液；(2)将碳酸钠配制成浓度为0.15mol/L的碳酸钠溶液，并加入占碳酸钠溶液质量6％的氨水，混合均匀，得到碳酸钠-氨水混合溶液；(3)用蠕动泵以30mL/min的速度将碳酸钠-氨水混合溶液滴加到硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液中，所述碳酸钠-氨水混合溶液和硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液的体积比为1:1，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，然后以5000r/min转速离心10min，离心后再次去除上清液，保留沉淀物；(4)将离心获得的沉淀物放入到培养皿中在120℃的条件下干燥12小时，研磨后，放置马弗炉中，于300℃下预烧结2小时，再经850℃下高温烧结20小时，随炉冷却，研磨过筛后，制得NixAlyMnZO2三元材料。该NixAlyMnZO2三元材料的能谱图如图1所示，根据能谱数据可以知道，所得样品中Ni、Al、Mn、O所占的比例分别是18.31％，11.36％，13.87％和45.92％。因此，该样品的化学式应为Ni0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法，其特征是：具体步骤如下：(1)将硫酸镍、硝酸铝、硫酸锰按照摩尔比1:1:1配制成浓度为0.02mol/L‑0.04mol/L的硫酸镍‑硝酸铝‑硫酸锰混合溶液；(2)将碳酸钠配制成浓度为0.1mol/L‑0.2mol/L的碳酸钠溶液，并加入占碳酸钠溶液质量5％‑8％的氨水，混合均匀，得到碳酸钠‑氨水混合溶液；(3)将碳酸钠‑氨水混合溶液加到硫酸镍‑硝酸铝‑硫酸锰混合溶液中，所述碳酸钠‑氨水混合溶液和硫酸镍‑硝酸铝‑硫酸锰混合溶液的体积比为1:1，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，离心处理，再次去除上清液，保留沉淀物；(4)将离心获得的沉淀物放入到容器中，在100℃‑130℃的条件下干燥10小时‑15小时，研磨后，放置马弗炉中，于200℃‑300℃下预烧结2小时，再经700℃‑900℃下高温烧结15‑25小时，随炉冷却，研磨过筛后，得到NixAlyMnZO2三元材料。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电池用NixAlyMnzO2三元正极材料的制备方法，其特征是：具体步骤如下：(1)将硫酸镍、硝酸铝、硫酸锰按照摩尔比1:1:1配制成浓度为0.02mol/L-0.04mol/L的硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液；(2)将碳酸钠配制成浓度为0.1mol/L-0.2mol/L的碳酸钠溶液，并加入占碳酸钠溶液质量5％-8％的氨水，混合均匀，得到碳酸钠-氨水混合溶液；(3)将碳酸钠-氨水混合溶液加到硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液中，所述碳酸钠-氨水混合溶液和硫酸镍-硝酸铝-硫酸锰混合溶液的体积比为1:1，搅拌均匀后静置，弃去上层清液，离心处理，再次去除上清液，保留沉淀物；(4)将离心获得的沉淀物放入到容器中，在100℃-130℃的条件下干燥10小时-15小时，研磨后，放置马弗炉中，于200℃-300℃下预烧结2小时，再经700℃-900℃下高温烧结15-25小时，随炉冷却，研...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎笑石，葛芳，李兰，刘凡，董纯希，赵一霖，盖丽艳，颜勇，蔡克迪，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21