一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，包括：首先，将一定比例的六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和50％硝酸锰溶液、一定量的尿素、适量的去离子水混合均匀；然后，置于高压反应釜中，在120～140℃下反应12～24h，得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体，最后，加入过量的锂盐，在氩气气氛中以5℃/min升温至600℃煅烧6h得到花生壳状的镍钴锰酸锂材料。本发明专利技术制备的花生壳状的镍钴锰酸锂材料纯度高、含有丰富的介孔。电化学测试表明，其具有高的克容量和良好的循环性能，在电化学反应过程中表现出多点协同效应，具有良好的应用前景。

A kind of nickel cobalt lithium manganate anode material with peanut shell and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂电池正极材料制造领域，特别是提供了一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
镍钴锰酸锂三元材料，由于其高的克容量、良好的循环性能和高的能量密度，被广泛应用于锂离子动力电池正极材料。然而，随着电动汽车的发展，对锂电池的能量密度、循环性能以及其他性能的要求进一步提高，提高正极材料的能量密度和循环性能等性能成为锂电池发展的关键。一般而言，材料的电化学性能除了与自身特性有关外，还与材料的几何形貌有极大的联系，类花生壳状的材料因其具有多点协同效应、短的电子和离子传输途径可有效提高材料的电化学活性而成为在这一领域的研究热点。因此，本专利提供一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，首先，将一定比例的六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和50％硝酸锰溶液、一定量的尿素、适量的去离子水混合均匀；然后，至于高压反应釜中，在120～140℃下，反应12～24h，得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体，然后加入锂盐，在氩气气氛中以5℃/min升温至600℃煅烧前驱体8h得到花生壳状的镍钴锰酸锂正极材料。本专利技术以花生壳状的镍钴锰酸锂材料作为正极材料测量了其0.2C克容量和0.2C循环性能，本专利技术制备得到的花生壳状的镍钴锰酸锂材料作为正极材料具有高的克容量和优异的循环性能。实现本专利技术上述目的的技术方案为：(1)先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和50％硝酸锰溶液溶于100mL的去离子水中，超声5min，配制成Ni2+∶Co2+∶Mn2+摩尔比为x∶y∶z(x+y+z＝1)的混合金属盐溶液，其总阳离子浓度为0.5mol/L，然后，再向其中加入10g尿素，室温下继续磁力搅拌0.5h；(2)将上述混合溶容液转移到150mL的反应釜中，在120～140℃下，反应12～24h，冷却至室温，离心分离，用去离子水和无水乙醇交替洗涤3次，于120℃下干燥24h得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体；(3)将步骤(3)制备得到的前驱体置于管式炉中，加入一定量的氟化锂，氩气气氛下，以5℃/min升温至600℃煅烧8h得到花生壳状的镍钴锰酸锂材料。其中，所述步骤(1)中的x、y、z范围为分别为0.5～0.8、0.3～0.1、0.2～0.1，优选地x∶y∶z为8∶1∶1。其中，所述步骤(2)中的反应温度范围为120～140℃，优选地为130℃。其中，所述步骤(2)中的反应时间范围为12～24h，优选地为16h。其中，所述步骤(3)中的煅烧温度范围为600℃，优选地为600℃。本专利技术所述的方法制备得到的都是花生壳状的镍钴锰酸锂材料。本专利技术所述的方法制备得到的花生壳状的镍钴锰酸锂材料可以作为锂电池正极材料。具体的采用半电池测试其电化学性能，其制备方法：采用花生壳状的镍钴锰酸锂材料作为锂电池正极材料、炭黑为导电剂、PVDF作为粘结剂、NMP为溶剂，搅拌均匀后，涂覆在铝箔上，烘干、对辊、裁片制成极片，以锂片为负极、以含有花生壳状的镍钴锰酸锂材料的铝片为正极、以六氟磷酸锂为电解液以及PP/PE聚合物为隔膜组装成2032型纽扣式半电池。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术方法操作简便，条件适宜且容易控制，实验重现性好，易用于大规模生产。2.本专利技术提出的方法制备出来的花生壳状的镍钴锰酸锂材料，纯度高，压实密度大。电性能测试的结果表明，其具有高的克容量及良好的循环稳定性。3.本专利技术有效的实现了原料中钴镍锰配比的共沉淀，制备的花生壳状的镍钴锰酸锂材料含有丰富的介孔、在电化学反应过程中具有多点协同效应。附图说明图1为实施例1制备得到的花生壳状的镍钴锰酸锂材料的SEM照片。图2为实施例1制备得到的花生壳状的镍钴锰酸锂材料在0.2C电流下的充放电曲线。图3为实施例1制备得到的花生壳状的镍钴锰酸锂材料在0.2C电流下的循环容量保持率曲线。具体实施方式现以以下最佳实施例来说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1：1.先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和50％硝酸锰溶液溶于100mL的去离子水中，超声5min，配制成Ni2+∶Co2+∶Mn2+摩尔比为8∶1∶1的混合金属盐溶液，其总阳离子浓度为0.5mol/L，然后，再向其中加入10g尿素，室温下继续磁力搅拌0.5h；2.将上述混合溶容液转移到150mL的反应釜中，在130℃下，反应18h，冷却至室温，离心分离，用去离子水和无水乙醇交替洗涤3次，于120℃下干燥24h得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体；3.将步骤(3)制备得到的前驱体置于管式炉中，加入一定量的氟化锂，氩气气氛下，以5℃/min升温至600℃煅烧8h得到花生壳状的镍钴锰酸锂材料，其SEM图见图1。实施例2：由花生壳状的镍钴锰酸锂材料制备的电极材料及其电化学表征。取实施例1制备的花生壳状的镍钴锰酸锂材料粉末1.8g、碳黑导电剂0.1g、PVDF0.1g，加入NMP5mL，搅拌均匀；用200um的刮刀将浆液均匀刮涂到铝箔片上，60℃干燥8h；然后，对辊、烘干、裁片得到测试用的极片。然后，以得到极片为正极(活性物质含量为6.3mg)、锂片为负极、六氟磷酸锂(DMC∶EMC＝1∶1)为电解液、PP/PE聚合物为隔膜组装成2032型扣式电池。1.采用新威测试柜对组装好的2032型扣式电池进行电化学性能测试，电流大小为0.2C，电压范围为2.5V-4.2V，循环1次得到其克容量，其放电曲线见图2。然后，以0.2C再继续循环50圈，测试其循环稳定性能，其容量保持率曲线见图3。实施例3：1.先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和50％硝酸锰溶液溶于100mL的去离子水中，超声5min，配制成Ni2+∶Co2+∶Mn2+摩尔比为6∶2∶2的混合金属盐溶液，其总阳离子浓度为0.5mol/L，然后，再向其中加入10g尿素，室温下继续磁力搅拌0.5h；2.将上述混合溶容液转移到150mL的反应釜中，在120℃下，反应12h，冷却至室温，离心分离，用去离子水和无水乙醇交替洗涤3次，于120℃下干燥24h得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体；3.将步骤(3)制备得到的前驱体置于管式炉中，加入一定量的氟化锂，氩气气氛下，以5℃/min升温至600℃煅烧8h得到花生壳状的镍钴锰酸锂材料。实施例4：1.先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和50％硝酸锰溶液溶于100mL的去离子水中，超声5min，配制成Ni2+∶Co2+∶Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花生壳状的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：/n(1)先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO

【技术特征摘要】
1.一种花生壳状的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
(1)先将一定量的六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和50％硝酸锰溶液溶于100mL的去离子水中，超声5min，配制成Ni2+∶Co2+∶Mn2+摩尔比为x∶y∶z(x+y+z＝1)的混合金属盐溶液，其总阳离子浓度为0.5mol/L，然后，再向其中加入10g尿素，室温下继续磁力搅拌0.5h；
(2)将上述混合溶容液转移到150mL的反应釜中，在120～140℃下，反应12～24h，冷却至室温，离心分离，用去离子水和无水乙醇交替洗涤3次，于120℃下干燥24h得到花生壳状的镍钴锰氢氧化物前驱体；
(3)将步骤(3)制备得到的前驱体置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高文，谢鑫，刘志平，
申请(专利权)人：深圳渝鹏新能源汽车检测研究有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44