一种三元正极复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种三元正极复合材料及其制备方法和用途，复合材料包括三元正极材料内核，以及包覆在所述内核表面的外壳，所述外壳包括第一包覆物和第二包覆物；所述第一包覆物为三维纳米网络层状结构，包括导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物，以及原位分散在所述复合物表面的含氢的锂钛氧化合物和FeF

A ternary anode composite material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种三元正极复合材料及其制备方法和用途
本专利技术属于电化学电源材料制备
，尤其属于锂离子二次电池正极材料制备
，涉及一种三元正极复合材料及其制备方法和用途。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、循环稳定性好、环境友好等优点，被广泛应用于电动汽车、笔记本电脑和手机等领域。正极材料作为锂离子电池中的关键材料，对电池性能的发挥起到了至关重要的作用。与其他正极材料相比，三元材料具有比容量高、制备成本低等优点，具有良好的商业应用前景。但是，三元材料在应用过程中存在着离子混排、表面残碱过高的问题，现有技术一般采用水洗的方法去除表面残碱，但是，若水洗不彻底，会导致表面残碱无法有效降低，若水洗次数过多，会导致颗粒破碎等问题，影响产品性能的发挥。CN108134069A公开了一种正极材料的复合改性方法，所述方法包括以下步骤：1)对正极材料前驱体进行除杂处理，得到洗净除杂后的正极材料前驱体；2)将洗净除杂后的正极材料前驱体与锂源混合；3)烧结，得到正极材料基体；4)将包覆材料的源物质和包覆助剂分散到溶剂中溶解，得到分散体系，将正极材料基体加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元正极复合材料，其特征在于，复合材料包括三元正极材料内核，以及包覆在所述内核表面的外壳，所述外壳包括第一包覆物和第二包覆物；/n所述第一包覆物为三维纳米网络层状结构，包括导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物，以及原位分散在所述复合物表面的含氢的锂钛氧化合物和FeF

【技术特征摘要】
1.一种三元正极复合材料，其特征在于，复合材料包括三元正极材料内核，以及包覆在所述内核表面的外壳，所述外壳包括第一包覆物和第二包覆物；
所述第一包覆物为三维纳米网络层状结构，包括导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物，以及原位分散在所述复合物表面的含氢的锂钛氧化合物和FeF3(H2O)0.33，所述第二包覆物为聚乙烯醇的碳化产物。


2.根据权利要求1所述的三元正极复合材料，其特征在于，所述三元正极材料内核包括镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂中的任意一种或两种的组合；
优选地，所述镍钴锰酸锂中，镍、钴和锰的摩尔比为Ni:Co:Mn＝(4-9):(1-3):(2-3)；
优选地，所述镍钴铝酸锂中，镍、钴和铝的摩尔比为Ni:Co:Al＝(7-9):1:1；
优选地，所述外壳的厚度为1nm-50nm，优选为2nm-30nm；
优选地，以所述三元正极复合材料的总质量为100％计，所述第一包覆物的质量百分含量为0.01％-20％，优选为0.1％-15％，进一步优选为0.5％-10％；
优选地，所述聚乙烯醇的碳化产物为碳量子点。


3.根据权利要求1或2所述的三元正极复合材料，其特征在于，所述第一包覆物中，导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物、含氢的锂钛氧化合物和FeF3(H2O)0.33的质量比为(6-9.4):(0.5-3):(0.1-1)；
优选地，所述导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物中，导电聚合物、石墨烯和碳纳米管的质量比为(0.1-2):(0.1-3):(0.5-5)；
优选地，所述导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物中的导电聚合物包括聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩或聚氧乙烯中的任意一种、至少两种的混合物、或者至少两种导电聚合物的单体形成的共聚物；
优选地，导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物中的石墨烯是氧化石墨烯经化学还原形成的；
优选地，所述导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物中的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的任意一种或两种的组合，优选为多壁碳纳米管。
优选地，所述含氢的锂钛氧化合物为：Li、H、Ti和O四种元素以任意比例组成的化合物；
优选地，所述含氢的锂钛氧化合物为：物相结构中以任意比例同时存在Li4Ti5O12、TiO2和HxTiyOz的化合物，优选为物相结构中以任意比例同时存在Li4Ti5O12和H2Ti3O7·(H2O·3TiO2)的化合物，其中，0＜x≤2，0＜y≤3，0＜z≤7；
优选地，所述含氢的锂钛氧化合物为：Li1.81H0.19Ti2O5·aH2O，其中a＞0。


4.如权利要求1-3任一项所述的三元正极复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇PVA溶解在溶剂中，配制成溶液A；
(2)向步骤(1)所得溶液A中加入第一包覆物，搅匀，得到溶液B；
(3)将三元正极材料加入步骤(2)所得溶液B中，得到浆料C；
(4)在空气或氧气气氛下，对浆料C在300-500℃条件下进行微波处理，获得三元正极复合材料；
所述第一包覆物为三维纳米网络层状结构，包括导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物，以及原位分散在所述复合物表面的含氢的锂钛氧化合物和FeF3(H2O)0.33。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以制备得到的三元正极复合材料的总质量为100％计，所述聚乙烯醇的使用量为0.1％-5％，优选为0.5％-2％；
优选地，步骤(1)所述溶剂包括水和/或乙醇。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一包覆物是由导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合物、含氢的锂钛氧化合物和FeF3(H2O)0.33通过原位聚合法制备的复合材料。


7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一包覆物通过如下方法制备得到：
(a)将氧化石墨烯和表面活性剂混合，超声分散，然后与还原剂混合，进行化学还原，得到在石墨烯层间形成胶束的还原石墨烯；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，徐宇兴，
申请(专利权)人：中科廊坊过程工程研究院，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13