一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法，包括1)按照质量比1：(0.001～0.003)称取NCM811前驱体材料和苝四甲酸二酐加入到20ml的烧杯中，加入酒精，搅拌混匀后干燥；2)按照NCM811前驱体材料:锂源的质量比2：1将步骤一产物和锂源加入到球磨罐中，然后加入球磨子、酒精，研磨后干燥；3)将样品用干燥的玻璃棒搅散，装入球磨罐用保鲜膜封好，搅拌混匀；4)将样品在氧气氛围下烧制，从常温经175min加热到530～570℃后进行保温300min，保温过后，再经过210min加热到750～800℃，保温960min，冷却至室温，研磨、过筛即得到苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料。本发明专利技术将苝四甲酸二酐掺入NCM811制得正极材料，从减少锂镍混排，有效提高锂离子电池中正极材料的容量、稳定性和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法
本专利技术属于功能材料
，涉及一种电池正极材料，具体涉及一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料制备方法。
技术介绍
锂离子电池以其优良的储能特性，在移动通信、信息技术、消费电子、移动汽车等领域有着广泛的应用。随着人类社会的进步和发展，高级锂离子电池需要具有更高的容量、更好的倍率性能和更长的使用寿命。在锂离子电池的所有部件中，电极材料是制约锂离子电池性能的关键因素。其中，正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的电化学性能有重要影响。基于对传统层状氧化物锂离子正极材料的改性研究，锂离子电池三元正极材料出现了，其低的成本、高的能量密度等优势比其他已经实现商品化的正极材料明显很多，并且三元材料有望成为电动汽车电池的主流正极材料。而高镍三元锂离子电池材料是基于在三元正极材料当中镍元素含量的提高，镍元素的提高有利于进一步的降低锂离子正极材料的成本，同时镍含量的提高，锂离子电池的比能量也会相对的提高。然而目前高镍三元正极材料仍然存在着很多的问题，循环性能、倍率性能不佳等等，这个是因为在高镍材料当中存在着锂镍混排的现象[6]，导致结构不稳定，从而导致锂离子电池的性能不佳。因此，我们一直致力于寻找高性能、高容量、结构稳定、长循环寿命的正极材料。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料，以提高锂离子电池中正极材料的容量、稳定性和倍率性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、混合：按照质量比1：(0.001～0.003)称取NCM811前驱体材料和苝四甲酸二酐加入到20ml的烧杯中，加入酒精充分浸没，搅拌混匀后干燥；步骤二、混锂：按照NCM811前驱体材料:锂源的质量比2：1将步骤一产物和锂源加入到球磨罐中，然后加入球磨子、酒精，研磨后干燥；步骤三、干混：将样品用干燥的玻璃棒搅散，装入球磨罐用保鲜膜封好，搅拌混匀；步骤四、烧制：将步骤三的产物放入到氧化气氛的气氛炉中进行烧制，从常温经175min加热到530～570℃后进行保温300min，保温过后，再经过210min加热到750～800℃，之后保温960min，冷却至室温，研磨、过筛即得到苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料。本专利技术还具有以下技术特征：优选的，所述的步骤一中搅拌混匀所使用的的混合仪器包括行星球磨仪或恒温磁力搅拌器。所述的步骤一中的干燥方法为将混合物置于60℃干燥箱干燥10h。所述的步骤二中的锂源为一水合氢氧化锂。所述的步骤二中的混锂操作在通风橱中进行。所述的步骤二中所使用的研磨仪器为行星球磨仪，以160转/min球磨8h，干燥方法为将混合物置于60℃干燥箱干燥8h。所述的步骤三中搅拌混匀所使用的仪器为行星球磨仪，以110转/min球磨4h。所述的步骤四中气氛炉为马弗炉。所述的步骤四所得产物研磨后过400目筛。本专利技术还保护一种采用如上所述的高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法制备的高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术将苝四甲酸二酐掺入NCM811制得正极材料，首先，由于苝四甲酸二酐烧制所得碳材料和NCM811都具有层状结构，碳包覆有助于稳定层状结构，苝四甲酸二酐烧制所得碳材料较之NCM811有较大层间距，有利于锂离子嵌入嵌出，有效减少锂镍混排，其次，外层碳包覆能有效提升正极材料导电性，减少电极极化程度，增加电荷在电池内部的迁移速度，同时外层碳包覆能隔离外界电解液等干扰，可以有效改善材料与电解液的相容性。本专利技术所得的苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料相较于NCM811，在不同倍率下的容量及容量保持率极高，这说明苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料对提升NCM811正极材料容量、保持不同倍率循环下的晶体结构的稳定性具有相当的作用。更进一步的，本专利技术的苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料制备方法简单、成本低且环保无毒。附图说明图1为实施例2所制备材料的XRD图谱图2为实施例1、2、3和对比例1所制备材料的扫描电镜图图3为实施例1、2、3和对比例1所制备材料的容量电压图图4为实施例1、2、3和对比例1所制备材料的1C循环性能图图5为实施例1、2、3和对比例1所制备材料的倍率放电曲线图6为对比例1所制备材料的CV曲线图图7为实施例2所制备材料的CV曲线图具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的具体内容做进一步详细解释说明。实施例1：步骤一、混合：分别称取质量比为1：0.001的NCM811前驱体材料和苝四甲酸二酐放入到20ml的烧杯中，加入一定量的酒精，让药品能够充分的浸在酒精中，将上述获得的料加入到恒温磁力搅拌器中搅拌1h；将上述磁力搅拌后的样品放于60摄氏度的干燥箱中干燥10小时。步骤二、混锂：本实验中采用的是LiOH·H2O进行混锂操作，NCM811前驱体材料:锂的质量比2:1，通过计算将称取好的LiOH·H2O粉末和步骤一的产物加入到球磨罐当中去，本实验步骤应当在通风橱中带好口罩进行操作，然后加入适量的球磨子、酒精，将罐口用保鲜膜封住。将上述得到的样品用行星式球磨机球磨8h，转速为160转/min。将球磨后的样品从球磨机中取出，打开保鲜膜，将样品放入到60℃的干燥箱中干燥8小时。步骤三、干混：干燥好的样品用干净干燥的玻璃棒进行搅散，将球磨罐用保鲜膜封好，将样品放入到行星式球磨机中进行搅拌混匀，转速为110转/min，时间为4h。步骤四、烧制：将步骤三的产物放入到氧化气氛的马弗炉中进行烧制，从常温经175min加热到530℃后进行保温300min，保温过后，再经过210min加热到780℃，之后保温960min，冷却至室温，研磨、过筛即得到苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料。待样品烧制好后，取出，分别进行研磨，过400目筛后的样品放入离心管当中并且做好标记，放入至60℃的干燥箱中，备用。由于苝四甲酸二酐的质量相对于前躯体的质量很少，实施例1记录为加苝四甲二酸酐质量分数0.1％组。实施例2：步骤一、混合：分别称取质量比为1：0.002的NCM811前驱体材料和苝四甲酸二酐放入到20ml的烧杯中，加入一定量的酒精，让药品能够充分的浸在酒精中，将上述获得的料加入到恒温磁力搅拌器中搅拌1h；将上述磁力搅拌后的样品放于60摄氏度的干燥箱中干燥10小时。步骤二、混锂：本实验中采用的是LiOH·H2O进行混锂操作，NCM811前驱体材料:锂的质量比2:1，通过计算将称取好的LiOH·H2O粉末和步骤一的产物加入到球磨罐当中去，本实验步骤应当在通风橱中带好口罩进行操作，然后加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、混合：按照质量比1：(0.001～0.003)称取NCM811前驱体材料和苝四甲酸二酐加入到20ml的烧杯中，加入酒精充分浸没，搅拌混匀后干燥；/n步骤二、混锂：按照NCM811前驱体材料:锂源的质量比2：1将步骤一产物和锂源加入到球磨罐中，然后加入球磨子、酒精，研磨后干燥；/n步骤三、干混：将样品用干燥的玻璃棒搅散，装入球磨罐用保鲜膜封好，搅拌混匀；/n步骤四、烧制：将步骤三的产物放入到氧化气氛的气氛炉中进行烧制，从常温经175min加热到530～570℃后进行保温300min，保温过后，再经过210min加热到750～800℃，之后保温960min，冷却至室温，研磨、过筛即得到苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、混合：按照质量比1：(0.001～0.003)称取NCM811前驱体材料和苝四甲酸二酐加入到20ml的烧杯中，加入酒精充分浸没，搅拌混匀后干燥；
步骤二、混锂：按照NCM811前驱体材料:锂源的质量比2：1将步骤一产物和锂源加入到球磨罐中，然后加入球磨子、酒精，研磨后干燥；
步骤三、干混：将样品用干燥的玻璃棒搅散，装入球磨罐用保鲜膜封好，搅拌混匀；
步骤四、烧制：将步骤三的产物放入到氧化气氛的气氛炉中进行烧制，从常温经175min加热到530～570℃后进行保温300min，保温过后，再经过210min加热到750～800℃，之后保温960min，冷却至室温，研磨、过筛即得到苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料。


2.如权利要求1所述的高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中搅拌混匀所使用的的混合仪器包括行星球磨仪或恒温磁力搅拌器。


3.如权利要求1所述的高性能苝四甲酸二酐掺杂NCM811材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中的干燥方法为将混合物置于60℃干燥箱干燥10h。


4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶先发，钟盛文，陈军，楼轶韬，李宝宝，施宣波，王强忠，陆路楠，许宣洪，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36