本发明专利技术公开了碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，将镍盐、锆盐、锰盐与氢氧化钠混合磨，期间保持混合物呈黏糊状直至重新呈现固态，加入去离子水、碳源、醋酸钇和有机溶剂混合配置的混合液，调配成流变相体，再于密闭反应器中恒温反应后得到包覆型前驱体，最后与锂源混合煅烧。本发明专利技术的方法工艺简单、成本低、且能够制备得到结构稳定性和电化学性能得到明显改善的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料。锰掺锆二元正极材料。锰掺锆二元正极材料。
【技术实现步骤摘要】
一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法
[0001]本专利技术涉及电池材料领域，具体涉及一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法。
技术介绍
[0002]锂离子电池因循环性能好、容量高、价格低廉、使用方便、安全和环保等优点而得到广泛应用。随着行业的快速发展，锂离子电池的性能需求也越来越高。而正极材料是影响锂离子电池的主要因素，尖晶石结构的锰酸锂，具有无毒性、成本低、制备工艺简单、能量密度高等特点而备受青睐，有望成为下一代锂离子电池最有前途的正极材料之一。
[0003]CN111172582A公开了一种C包覆的单晶型镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。该专利技术采用两次烧结的工艺，先将前驱体、Li源、纳米助熔剂混合均匀进行一次烧结，再破碎分解过筛得到基材，然后与有机碳源混合进行二次烧结。该专利技术虽然能通过C包覆改善前驱体性能，但是对于材料的结构和性能改善有限，所得的正极材料循环稳定性相对较差，且工艺繁琐，步骤繁多，且成本较高，反应工艺条件较为复杂。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，完善现有技术存在的缺陷，提供一种工艺简单、成本低、且结构稳定性和电化学性能得到明显改善的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取一定重量的镍盐与锆盐均匀混合得混合物A，称取一定重量的锰盐与锆盐均匀混合得混合物B；（2）将一定浓度的去离子水、C源、醋酸钇，有机溶剂配置混合液C；（3）将混合物A加入至氢氧化钠中进行混磨至混合物呈粘稠状，再加入混合物B进行混磨，期间保持混合物呈黏糊状直至重新呈现固态得混合物D，加入混合液C，在一定温度下均匀搅拌调配成流变相体E；（4）将（3）中的流向变相E转入密闭反应器中恒温反应，将所得前驱体洗涤，干燥即得所需包覆型前驱体F；（5）将前驱体F与锂源混合煅烧，即得所述包覆型正极材料。
[0006]作为优选，步骤（1）中，所述镍、锰的摩尔比为1:0.5～1:5，优选1:1～1:4；所述镍、锆的摩尔比为1:0.001～1:0.01，优选1:0.004～1:0.007；所述可溶性镍盐、锰盐为硫酸盐、醋酸盐、苯甲酸盐的至少一种；所述锆盐为硫酸锆、硝酸锆的至少一种。
[0007]作为优选，步骤（2）中，所述C源为可溶性淀粉、葡萄糖中的至少一种。所述有机溶剂为乙醇、乙二醇等中的至少一种。
[0008]作为优选，步骤（2）中，所述混合液C中，碳源浓度为0.01～0.1g/mL，进一步优选
0.04～0.08g/mL。所述醋酸钇的浓度为0.01～0.1g/mL，进一步优选0.02～0.06g/mL。
[0009]作为优选，步骤（3）中，所述调配过程为先向氢氧化钠中加入A，再加入B；所述调配的温度为10～60℃，进一步优选20～50℃。
[0010]作为优选，步骤（3）中，所述混合物A和B的总量与氢氧化钠的摩尔比为1:1～1:5，进一步优选1:2～1:4。作为优选，步骤（3）所述混合物D与混合液C的质量比为1:0.5～1:10，进一步优选1:1～1:6。
[0011]作为优选，步骤（4）中，所述恒温反应器温度为30～90℃，进一步优选50～80℃，所述反应时间为5～24h，进一步优选8～20h；所述反应气氛为氮气，所述氮气流速为0.1～10L/min，进一步优选1～5L/min。
[0012]作为优选，步骤（4）中，所述洗涤工艺为先用热纯水洗涤，再使用无水乙醇，乙二醇等中的至少一种洗涤，所述热纯水温度为40～90℃，进一步优选60～80℃；所述干燥优选为真空干燥，所述真空干燥温度为110～150℃，进一步优选120～140℃。
[0013]作为优选，步骤（5）中所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂中的至少一种，所述煅烧温度为500～1200℃，进一步优选700～1000℃，所述前驱体与锂源的摩尔比为1:1～1:1.5。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供了一种一步到位的碳与氧化钇双包覆正极材料工艺，该工艺在制备前驱体时，醋酸钇同时参与反应，并在前驱体表面富集，部分作为包覆钇，部分进入疏松多孔的前驱体内部，以掺杂的方式改变原前驱体的晶体结构，提高前驱体的循环稳定性，且掺杂的钇元素掺杂由外而内含量逐渐减少，形成内部均匀掺锆，外部少量梯度掺杂钇的掺杂结构，经过混锂煅烧后，表面形成均匀的碳与氧化钇的双包覆层结构，因此不仅能够有效改善晶体结构，提高包覆层与前驱体的结合致密度，而且能够提高产品性能；由于在通过前驱体反应过程实现原位包覆，同时在包覆的同时能部分参与反应，使钇元素由外到内逐渐减少的梯度掺杂，这种通过反应的包覆方式，能使包覆层与前驱体紧密结合并改善晶体结构，提高产品性能。
[0015]2、本专利技术的制备方法，通过控制反应过程中的离子浓度比、温度、反应时间等参数反应，有利于获得一种结构更稳定、掺杂与包覆效果更好的尖晶石结构前驱体。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例。
[0017]图1为本专利技术实施例1制备的正极材料组装成扣电池的电化学循环性能图。
[0018]图2是本专利技术实施例1制备的前驱体的SEM图。
具体实施方式
[0019]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0020]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的
保护范围。
[0021]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0022]实施例1一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取1.768g醋酸镍和0.082g醋酸锆固体粉末均匀混合得混合物A，称取6.92g醋酸锰和0.082g醋酸锆固体粉末均匀混合B；（2）将葡萄糖、醋酸钇加入去离子水中溶解，再加入少量无水乙醇，配置0.06g/mL的葡萄糖溶液C，其中醋酸钇溶度为0.02g/mL；（3）向玛瑙研体中加入6.5gNaOH，然后加入混合物A研细混匀至粘稠状，再加入混合物B进行研磨至混合物重新呈固体混合物，得混合物D；（4）向混合物D中加入60g溶液C，在50℃下调至流变相体E，然后将其转移至2L/min氮气气氛下的50℃恒温反应釜内反应12h的前驱体F；（5）将所得前驱体用70℃热纯水洗涤三次再用无水乙醇洗涤三次，放入140℃真空干燥箱干燥10h，得到干燥前驱体，其SEM图如图2所示；（6）将所得前驱体与氢氧化锂混合，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）称取一定量的镍盐与锆盐均匀混合得混合物A，称取一定量的锰盐与锆盐均匀混合得混合物B；（2）将去离子水、碳源、醋酸钇和有机溶剂混合，配置混合液C；（3）将混合物A加入至氢氧化钠中进行混磨至混合物呈粘稠状，再加入混合物B进行混磨，期间保持混合物呈黏糊状直至重新呈现固态得混合物D，加入混合液C，在一定温度下均匀搅拌调配成流变相体E；（4）将流变相体E转入密闭反应器中进行恒温反应，将所得前驱体洗涤，干燥即得所需包覆型前驱体F；（5）将前驱体F与锂源混合煅烧，即得所述包覆型正极材料。2.根据权利要求1所述的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述镍盐中镍与锰盐中锰的摩尔比为1:0.5～1:5；所述镍盐中镍与锆盐中锆的摩尔比为1:0.001～1:0.01；所述镍盐为镍的硫酸盐、醋酸盐和苯甲酸盐的至少一种；所述锰盐为锰的硫酸盐、醋酸盐和苯甲酸盐的至少一种；所述锆盐为硫酸锆、硝酸锆的至少一种。3.根据权利要求1所述的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述碳源为可溶性淀粉、葡萄糖中的至少一种；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的碳与氧化钇双包覆的镍锰掺锆二元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合液C中，所述碳源的浓度为0.01～0.1g/mL，所述醋酸钇的浓度为0.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宝，邓鹏，程诚，林可博，周亚楠，邓梦轩，
申请(专利权)人：浙江帕瓦新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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