The invention discloses a lithium-ion battery graphene composite ternary cathode material and a preparation method. The cathode material first synthesizes Al-doped nickel cobalt manganese lithium oxide cathode material by template method, then mixes Al-doped nickel cobalt manganese lithium oxide cathode material and graphene in deionized water evenly, carries out hydrothermal reaction, centrifuges, washes and dries to obtain Al-doped cathode material. Nickel cobalt manganese lithium oxide cathode material/graphene composite cathode material. The composite material can synthesize the advantages of the two materials, improve the electronic conductivity and ionic conductivity, increase the output power density of the battery, and improve the structural stability of the ternary material so as to obtain the composite cathode material with good recyclability, high capacity and high energy density.
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料及其制备方法
本专利技术属于电池材料
,尤其涉及一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是在锂原电池的基础上发展的新一代二次电池,广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。目前已经产业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、改性锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。钴酸锂虽然性能稳定,但成本较高且钴元素有毒,可能造成环境污染。尖晶石型锰酸锂虽然价格低廉,但存在Jahn-Teller效应而导致循环性能较差,并且其电化学性能在高温时因为锰的溶解问题而衰减较快。磷酸铁锂导电性差、产品批次一次性差、低温性能差,并存在微量铁的溶解可能引起电池短路的问题。因此,研究发现,以LiNixCoyMn1-x-yO2为代表的层状氧化镍钴锰系列材料(简称三元材料)较好的兼备了上述材料的优点,并在一定程度上弥补其不足,具有高比容量、循环性能稳定、成本相对较低、安全性能较好等特点,被认为是用于混合型动力电源的理想选择。但同时它也存在较低的电导率和容量衰减快、倍率性能不佳等缺点。目前三元材料的制备方法主要有高温固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、模板法等。本专利技术使用模板法来制备颗粒均一的氧化镍钴锰锂材料,简化制备过程。模板法制备的材料能够控制材料的尺寸大小,解决了传统固相法粒度不均的问题,制备出的材料纯度高、粒径小,分布较窄且烧结性能好。三元正极材料集合了LiNiO2、LiCoO2、LiMnO2三种正极材料优点,被认为是最有潜力广泛应用的正极材料之一。氧化镍钴锰锂三元材料优异的性能得到国内外许多研究机构的关注,不仅在小型 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料,其特征在于,将铝元素进入氧化镍钴锰锂晶格内,取代部分位置上的Co
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料,其特征在于,将铝元素进入氧化镍钴锰锂晶格内,取代部分位置上的Co3+,然后将铝掺杂氧化镍钴锰锂与石墨烯混合后经水热法制备获得。2.一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将高锰酸钾溶解在一定的去离子水中,向其中滴加一定摩尔比的浓盐酸,搅拌15分钟,放入反应釜进行水热反应,冷却后离心、洗涤、干燥得到棕色二氧化锰,然后在马弗炉中以350℃煅烧6小时,得到固体产物A;(2)将步骤1中得到的固体产物A和镍源、钴源、铝源以及锂盐按一定摩尔比混合加入到水和无水乙醇的混合溶液中,超声分散0.5-1小时,然后进行搅拌蒸干,得到固体混合物B,将B研磨,然后放入坩埚中,煅烧后,即可得到铝掺杂的氧化镍钴锰锂LiNixCol-x-y-zMnyAlzO2正极材料;(3)将石墨烯和步骤2制备的LiNixCol-x-y-zMnyAlzO2正极材料置于水/乙二醇溶液中,浓度为0.01-0.02mol/L,超声分散0.5-2小时,然后进行搅拌,放入反应釜进行水热反应,冷却后离心洗涤得到LiNixCol-x-y-zMnyAlzO2/石墨烯复合正极材料。3.根据权利要求2所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中水热反应的温度为140-160℃,反应时间为8-14小时,干燥时间为8-12小时,煅烧升温速率为2℃/min。4.根据权利要求2所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤2中钴源为硝酸钴、乙酸钴、氯化钴中的一种或几种;镍源为硝酸镍、乙酸镍、氯化镍...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱继平,郭鑫,赵闪光,严家伟,杜向博文,刘俐,普丽咏,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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