[发明专利]化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法

说明书

一种化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法，通过将含氧化石墨烯和可溶性镁盐混合溶解于水中形成处理液，然后加入镍钴锰酸锂粉末，利用镁离子与氧化石墨烯上官能团的结合，经一次分散操作实现在镍钴锰酸锂粉末的表面形成镁离子和化学还原氧化石墨烯的导电复合层。本发明反应条件温和，操作过程和工艺简单，复合层生成过程中无需添加有机溶剂、表面活性剂、还原剂和氧化剂，生产成本低。导电复合层的生成，可明显的提高镍钴锰酸锂的倍率充放电性能。

技术领域

本发明涉及的是一种锂电池领域的新材料，具体是一种化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法。

背景技术

为了顺应当今低碳环保的世界潮流，对新一代绿色动力能源的开发和研究越来越迫切。锂离子电池作为一种高能绿色电池，以其高容量、高工作电压、寿命长、循环性好、环境污染小以及安全性高等优点而得到广泛的应用。与目前负极材料相比，正极材料的容量密度和功率密度都相对较低，已成为制约锂离子电池整体性能提高的主要因素。

镍、钴、锰三元材料LiNi_xCo_1-x-yMn_yO₂因其放电容量高、循环性能稳定以及安全廉价等优点，成为最有潜力取代LiCoO₂大规模应用的正极材料之一，但三元材料振实密度偏低，工业加工难度大，循环性能与倍率性能较差，需要进一步改性才能发挥其优势。

经过对相关文献的检索发现，对镍钴锰酸锂三元材料的改性主要包括掺杂和金属氧化物的表面包覆，掺杂虽然可以提高电池的部分电化学性能，但是掺杂离子的团聚会起到适得其反的作用；金属氧化物的表面包覆可以提高三元材料对电解液的抗腐蚀能力，但是会降低材料的电导率，且工艺较复杂，该技术的实施时间也较长。

中国专利文献号CN201510659208.9，公开(公告)日2015.10.14，公开了一种镍钴锰酸锂/石墨烯/碳纳米管复合正极材料及制备方法。复合正极材料由LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、Graphene和CNTs组成，Graphene与CNTs所占的质量百分百含量为0.1％～20％，Graphene与CNTs的质量比为10:1～1:10；其制备方法为：以Graphene与CNTs的稳定悬浊液，镍、钴、锰的乙酸盐或硝酸盐及碳酸锂为原料，通过流变相法制备镍钴锰酸锂/石墨烯/碳纳米管复合正极材料。但该技术步骤较复杂，原料较多，时间较长，且需要在工艺上严格控制反应温度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法，工艺简单、结合度和均匀性好。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种表面含化学还原氧化石墨烯层的镍钴锰酸锂的制备方法，将含氧化石墨烯和可溶性镁盐混合溶解于水中形成处理液，然后加入镍钴锰酸锂粉末，利用镁离子与氧化石墨烯上官能团的结合，经一次分散操作实现在镍钴锰酸锂粉末的表面形成镁离子和化学还原氧化石墨烯的导电复合层。

所述的处理液中的化学还原氧化石墨烯、镁盐和去离子水的质量比为(0.6～6×10^-5)：(0.6～6×10^-4)：1。

所述的镍钴锰酸锂粉末与处理液的质量比为(0.3～1.7×10^-2)：1。

所述的可溶性镁盐采用但不限于氯化镁、硫酸镁等。

所述的机械搅拌，优选为搅拌速度400～600转/min的条件下搅拌5～30min。

所述的镍钴锰酸锂粉末，优选经过一次分散操作后进行水洗和干燥。