[发明专利]双相网络修饰的富锂层状正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种双相网络修饰的富锂层状正极材料，其特征在于，该双相网络修饰的富锂层状正极材料的组成是，基层为粒径100~200nm的富锂层状正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂，上层为电子导体相多壁碳纳米管网络层，在基层与上层之间为由多壁碳纳米管和富锂层状正极材料表面的富锂相Li₂MnO₃反应生成的离子导体相尖晶石相区和过渡相区组成的中间网络层；其中，上层的电子导体相多壁碳纳米管网络层厚度为10~15nm，中间网络层厚度为5~15nm。

2.一种按权利要求1所述的双相网络修饰富锂层状正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）溶胶凝胶法制备Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂

在机械搅拌下，首先将Ni(NO₃)₂?6H₂O、Co(NO₃)₂?6H₂O、Mn(Ac)₂?4H₂O 和LiNO₃按金属离子的摩尔比依次为0.13:0.13:0.54:(1.21~1.24) 溶解于去离子水中，配成金属总离子浓度为0.5~3.0mol/L的溶液记作溶液A；将柠檬酸溶解于去离子水中，配制成浓度为0.5~2.0mol/L的溶液记作溶液B，且柠檬酸与A溶液中镍离子的物质的量之比为(0.8～1.2):0.13；将溶液B逐滴逐滴加入到溶液A中，并滴加氨水调节混合溶液pH值为7.2～7.8，之后将混合溶液置于80℃恒温水浴反应4～7h，得到半凝胶，将半凝胶在温度120℃真空干燥24～36h，得到干凝胶，置于箱式炉中，以5~10℃/min的速率升温至450～490℃，保温3~5h，冷却至室温后得到的粉末再置于管式炉，在空气气氛中，以5~10℃/min的速率升温至800~900℃，保温8~12h，冷却至室温得到富锂层状正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂；

2）用浓酸对多壁碳纳米管进行酸处理，使得多壁碳纳米管表面生成含氧官能团；然后用去离子水稀释，抽滤，洗涤，烘干，得到酸处理的多壁碳纳米管；

3）将明胶溶于去离子水中，恒温水浴50~80℃，配制成0.5～2.5g?L^-1的明胶水溶液，按照Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂与明胶的质量比为1:(5~10)，将步骤1）所得 Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂加入到该明胶水溶液中，搅拌，抽滤，烘干，得到表面预处理后的 Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂，所得的表面预处理后的 Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂粉末再次分散到去离子水中，配制成浓度为5～15g?L^-1的Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂悬浊液；

4）按照酸处理的多壁碳纳米管与表面预处理后的 Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂的质量比为(0.03~0.15):1，将酸处理的多壁碳纳米管溶于去离子水，配制成浓度为0.3～1.5 g?L^-1的多壁碳纳米管水溶液；逐滴滴加到步骤3）的悬浊液中，滴加冰醋酸，调节pH为3～4，再经过抽滤，烘干，得到多壁碳纳米管凝结在Li_1.2Co_0.13Ni_0.13Mn_0.54O₂ 表面上的粉末；

5）将步骤4）所得粉末，置于管式炉中，在氩气保护气氛下，以5～10℃/min的速率升温至300~350℃，保温0.5~1h，随炉冷却后，得到双相网络修饰的富锂层状正极材料。