高循环性能石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极材料的制造技术，涉及一种高循环性能石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备方法。该方法依次包括以下步骤：a.氧化石墨的制备；b.LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备；c.石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备；取重量份10份的氧化石墨、100份的LiNi0.5Mn0.5O2正极材料加入水中，超声分散；将超生分散后的材料至于冰箱中，冷冻得到冻块取出，置入冷冻干燥机，冷冻干燥，得到氧化石墨负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料；氧化石墨负载LiNi0.5Mn0.5O2粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，得到石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料。本发明专利技术使正极材料具有良好的电化学循环性能、良好的电化学稳定性和高容量。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池正极材料的制造技术，涉及一种高循环性能石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料的制备方法。
技术介绍
LiNia5Mna5O2作为锂离子电池正极材料，存在着循环性能差、容量较低的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种电化学循环性能好、电化学稳定性高、容 量高的高循环性能石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料的制备方法。本专利技术的方法依次包括以下步骤a.氧化石墨的制备；在冰浴的条件下，边搅拌边向烧杯中缓慢加入重量份50份的天然石墨、100份的高锰酸钾、20份的硝酸钠粉末，控制溶液温度不得高于10°C，至反应结束；反应结束后，向溶液中加入体积浓度10%的双氧水，至上层溶液呈亮黄色；将混合溶液过滤，清洗、得到的黑色粘稠状材料，并置于60°C鼓风干燥箱烘干，得到片层状的氧化石墨;b. LiNi0.5Mn0.502 正极材料的制备；b-Ι.采用共沉淀法制备(Nia5Mna5)C2O4前驱物，按摩尔比Ni/Mn为1:1，分别称取Ni (NO3)2 · 6H20、Mn(NO3)2 · 4H20，溶于100ml Imol草酸溶液中，搅拌至出现共沉淀物;将沉淀物过滤，清洗，置于100°C烘干10 — 12h，得到(Nia5Mna5)C2O4材料；b-2.按摩尔比Li/(Mn+Ni)为I. 05:1，分别称取LiOH和前面制备得到的前驱物(Nia5Mna5)C2O4材料，并均匀混合；然后将混合粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，得到LiNia5Mna5O2正极材料；煅烧温度曲线为由室温升温至500°C，升温速率为5°C /min，不保温；然后500°C升温至900°C，升温速率为2V /min，保温时间设定在12 — 20个小时内；c.石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料的制备；取重量份10份的氧化石墨、100份的LiNia5Mna5O2正极材料加入水中，并再该溶液中滴加少量硝酸，超声分散I. 5 — 2h ;将超生分散后的材料至于冰箱中，冷冻得到冻块；将冻块取出，置入冷冻干燥机，冷冻干燥，冷冻干燥时间为20 - 24h，，得到氧化石墨负载LiNiO. 5MnO. 502正极材料；将得到的氧化石墨负载LiNia5Mna5O2粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，煅烧温度曲线为由室温升温至550° C，升温时间2h，保温2h，自然冷却；取出，研磨，过筛，得到石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料。本专利技术通过氧化还原法、冷冻干燥法、共沉淀法、高温固相法制得高循环性能石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料，使正极材料具有良好的电化学循环性能、良好的电化学稳定性和高容量。具体实施方式本专利技术方法的实施例如下一、氧化石墨的制备I)在冰浴的条件下，取一定量的浓硫酸加入到IOOOmL烧杯中，然后变搅拌边向烧杯中缓慢加入50克天然石墨、100克高锰酸钾、20克的硝酸钠粉末，控制溶液温度不得高于10°C，搅拌反应20小时。2)反应结束，向溶液中加入自配的10%双氧水，至上层溶液呈亮黄色。3)将混合溶液过滤，清洗、得到的黑色粘稠状材料，并置于60°C鼓风干燥箱烘干。4)得到片层状的氧化石墨。二、LiNia5Mna5O2正极材料的制备 I)采用共沉淀法制备(Nia5Mna5)C2O4前驱物，按摩尔比Ni/Mn为1:1，分别称取Ni (NO3)2 · 6H20、Mn(NO3)2 · 4H20，溶于100ml Imol草酸溶液中，搅拌2h，至出现共沉淀物。将沉淀物过滤，清洗，置于100°C烘干12h，得到(Nia5Mna5)C2O4材料。2)按摩尔比Li/(Mn+Ni)为I. 05:1，分别称取LiOH和前面制备得到的前驱物(Nia5Mna5)C2O4材料，并均匀混合。然后将混合粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，煅烧温度曲线为由室温升温至500°C，升温速率为5°C /min,不保温；然后500°C升温至900°C，升温速率为2V /min，保温时间设定在12 20个小时内。最终得到LiNia5Mna5O2正极材料。三、石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料的制备I)取IOg的氧化石墨、IOOg LiNia5Mna5O2正极材料加入水中，并再该溶液中滴加少量的硝酸，超声分散2h。2)将超生分散后的材料至于冰箱中，冷冻2天，得到冻块。3)将冻块取出，置入冷冻干燥机，冷冻干燥，冷冻干燥时间为24h，，得到氧化石墨负载LiNia5Mna5O2正极材料。4)将得到的氧化石墨负载LiNia5Μηα502粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，煅烧温度曲线为由室温升温至5500C，升温时间2h，保温2h，自然冷却。取出，研磨，过筛，得到石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料。上述实施例获得的正极材料测试数据如下最终广品指标:I.颗粒大小分布比较均匀，平均直径约10 μ m2.正极材料的粉末颗粒压实密度约为3. 6g/cm23.晶体机构用XRD分析为a -NaFe02结构4.用金属锂做参考电极，放电的平均电压在3. 6伏左右5. 4. 5V扣电O. 2C初次放电容量约182mAh/g，由于石墨烯的负载，使前10周容量不稳定，随着循环进行，逐渐增大，11周后基本保持稳定。100周放电循环以后还保有初次容量的99%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高循环性能石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备方法，其特征是：依次包括以下步骤，a.氧化石墨的制备；在冰浴的条件下，边搅拌边向烧杯中缓慢加入重量份50份的天然石墨、100份的高锰酸钾、20份的硝酸钠粉末，控制溶液温度不得高于10℃，至反应结束；反应结束后，向溶液中加入体积浓度10%的双氧水，至上层溶液呈亮黄色；将混合溶液过滤，清洗、得到的黑色粘稠状材料，并置于60℃鼓风干燥箱烘干，得到片层状的氧化石墨；b.LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备；b？1.采用共沉淀法制备(Ni0.5Mn0.5)C2O4前驱物，按摩尔比Ni/Mn为1:1，分别称取Ni(NO3)2·6H2O、Mn(NO3)2·4H2O，溶于100ml？1mol草酸溶液中，搅拌至出现共沉淀物；将沉淀物过滤，清洗，置于100℃烘干10－12h，得到(Ni0.5Mn0.5)C2O4材料；b？2.按摩尔比Li/(Mn+Ni)为1.05:1，分别称取LiOH和前面制备得到的前驱物(Ni0.5Mn0.5)C2O4材料，并均匀混合；然后将混合粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，得到LiNi0.5Mn0.5O2正极材料；煅烧温度曲线为：由室温升温至500℃，升温速率为5℃/min，不保温；然后500℃升温至900℃，升温速率为2℃/min，保温时间设定在12－20个小时内；c.石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的制备；取重量份10份的氧化石墨、100份的LiNi0.5Mn0.5O2正极材料加入水中，并再该溶液中滴加少量硝酸，超声分散1.5－2h；将超生分散后的材料至于冰箱中，冷冻得到冻块；将冻块取出，置入冷冻干燥机，冷冻干燥，冷冻干燥时间为20－24h，，得到氧化石墨负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料；将得到的氧化石墨负载LiNi0.5Mn0.5O2粉末置于空气氛围的烧结炉中煅烧，煅 烧温度曲线为：由室温升温至550°C，升温时间2h，保温2h，自然冷却；取出，研磨，过筛，得到石墨烯负载LiNi0.5Mn0.5O2正极材料。...

【技术特征摘要】
1.一种高循环性能石墨烯负载LiNia5Mna5O2正极材料的制备方法,其特征是依次包括以下步骤， a.氧化石墨的制备；在冰浴的条件下，边搅拌边向烧杯中缓慢加入重量份50份的天然石墨、100份的高锰酸钾、20份的硝酸钠粉末，控制溶液温度不得高于10°C，至反应结束；反应结束后，向溶液中加入体积浓度10%的双氧水，至上层溶液呈亮黄色；将混合溶液过滤，清洗、得到的黑色粘稠状材料，并置于60°C鼓风干燥箱烘干，得到片层状的氧化石墨； b.LiNia5Mna5O2正极材料的制备； b-Ι.采用共沉淀法制备(Nia5Mna5)C2O4前驱物，按摩尔比Ni/Mn为1:1，分别称取Ni (NO3)2 · 6H20、Mn(NO3)2 · 4H20，溶于100ml Imol草酸溶液中，搅拌至出现共沉淀物;将沉淀物过滤，清洗，置于100°C烘干10 — 12h，得到(Nia5Mna5)C2O4材料； b-2.按摩尔比Li/ (Mn+Ni)为I. 05:1，分别称取LiOH和前面制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔立峰，杜莉莉，王辉，杨克涛，
申请(专利权)人：江苏科捷锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：