一种在材料表面均匀掺杂金属离子的方法及其制品和应用技术
【技术实现步骤摘要】
一种在材料表面均匀掺杂金属离子的方法及其制品和应用
本专利技术属于锂离子电池材料
，具体而言，涉及一种在材料表面均匀掺杂金属离子的方法及其制品和应用，所述材料特别是锂离子电池电极材料。
技术介绍
近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的诸如环境污染、石油资源急剧消耗等负面影响，各国都在积极开展采用清洁能源的电动车(EV)以及混合动力电动车(HEV)的研究。然而，作为车载动力的动力锂离子电池成为电动车(EV)和混合动力电动车(HEV)的发展瓶颈。其中，正极材料作为锂离子电池的核心，是提高电池能量密度的关键。然而现如今所应用的正极材料中，还远远达不到人们日益增长的需求。因此，高能量密度高安全性正极材料的研发，具有极其重要的现实意义。正极材料表面的稳定性及循环过程中的安全性对于正极材料的应用有着至关重要的影响。特别是随着高比能电极材料开发与应用的逐渐展开，诸如尖晶石型镍锰酸锂材料、富镍三元材料(包括镍钴锰、镍钴铝)等一系列正极材料的结构稳定性及循环过程中的安全性能日益引起人们的关注。随着电极材料工作电压、充放电容量的提升，电极表面与电解液发生副反应的程度也会显著加剧，...
【技术保护点】
一种在材料表面均匀掺杂金属离子的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)首先采用沉淀‑热渗透反应，将材料、金属离子的前驱体和沉淀剂分散到溶剂中，加热搅拌，在材料表面构筑金属纳米沉积层，获得中间产物；2)然后将步骤1)中制备得到的中间产物经热处理，金属离子在所述材料表面一定厚度范围内的向内渗透和掺杂，在材料表面获得纳米层厚度的金属掺杂层。
【技术特征摘要】
1.一种在材料表面均匀掺杂金属离子的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)首先采用沉淀-热渗透反应，将材料、金属离子的前驱体和沉淀剂分散到溶剂中，加热搅拌，在材料表面构筑金属纳米沉积层，获得中间产物；2)然后将步骤1)中制备得到的中间产物经热处理，金属离子在所述材料表面一定厚度范围内的向内渗透和掺杂，在材料表面获得纳米层厚度的金属掺杂层。2.根据本发明，在步骤1)中，所述材料为正极材料、无机氧化物或有机化合物中的一种，优选为正极材料；优选地，所述无机氧化物或有机化合物为负极材料。优选地，所述正极材料选自尖晶石型镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4-δ(0≤δ＜0.1)(例如为LiNi0.5Mn1.5O4)、富镍的三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、富镍的三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中的一种或几种。优选地，所述无机氧化物可为二氧化硅等。优选地，所述的有机化合物选自聚苯乙烯酚醛树脂中的一种或二种。优选地，在步骤1)中，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。优选地，在步骤1)中，所述沉淀剂选自碳酸盐或酰胺中的一种或几种。优选地，所述沉淀剂选自碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钾、甲酰胺、乙酰胺、尿素中的一种或几种；进一步优选为甲酰胺、碳酸氢钠或尿素。优选地，在步骤1)中，所述金属离子的前驱体选自金属盐，优选为金属离子的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐、醋酸盐和醇盐中的一种或几种。优选地，在步骤1)中，所述金属为过渡金属；优选为3d族过渡金属；更优选为镍、钴、锰等。优选地，在步骤1)中，所述反应温度为20～95℃，优选30～80℃；进一步优选为45～70℃；所述反应时间为3～15h，优选为5～10h；例如可以在50℃下搅拌10h；或者在80℃下搅拌5h。优选地，在步骤1)中，所述材料的浓度为0.01g/L～1000g/L，优选为0.1g/L～100g/L，进一步优选为1g/L～80g/L，更优选为20～50g/L。优选地，在步骤1)中，所述金属离子的前驱体的浓度为1×10-6mol/L～1mol/L；优选1×10-3mol/L～0.1mol/L；进一步优选为1×10-3mol/L～1×10-2mol/L。优选地，在步骤1)中，所述沉淀剂的浓度为1×10-6mol/L～10mol/L，优选为1×10-4mol/L～5mol/L，进一步优选为1×10-2mol/L～1mol/L。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述热处理为以1～50℃/min的升温速率升温至200～1200℃煅烧1～10h；优选地，以3～15℃/min的升温速率升温至450～800℃，煅烧2～4h。优选地，所述的金属掺杂层是金属纳米沉积层经热处理后获得的，所述的金属掺杂层具有自表面向内掺杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹安民，刘晓婵，万立骏，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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