[发明专利]功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料，其特征在于，其包括以下组分：

镍钴锰酸锂正极材料 90％-99.9％；

功能化石墨烯 0.1％-10％；

所述功能化石墨烯均匀分散于镍钴锰酸锂正极材料中；

所述功能化石墨烯为甜菜碱型两性离子化合物修饰的氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料，其特征在于，所述镍钴锰酸锂正极材料化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，x+y+z＝1，其中，x:y:z＝1:1:1、5:2:3、6:2:2、7:1.5:1.5或8:1:1。

3.根据权利要求1所述的功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料，其特征在于，

所述甜菜碱型两性离子化合物为硫代甜菜碱、烷基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、磷酸脂甜菜碱的一种或多种；

所述硫代甜菜碱包括硫代甜菜碱10或硫代甜菜碱12；

所述烷基甜菜碱包括十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、十六烷基二甲基甜菜碱或十八烷基二甲基甜菜碱；

所述磺丙基甜菜碱包括3-磺丙基十烷基二甲甜菜碱、3-磺丙基十二烷基二甲甜菜碱、3-磺丙基十四烷基二甲甜菜碱、3-磺丙基十六烷基二甲甜菜碱或N,N-二甲基-N-(3-磺丙基)-1-十八烷铵内盐；

所述磷酸脂甜菜碱包括十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十四烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十六烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱或十八烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱；

所述甜菜碱型两性离子化合物修饰的氧化石墨烯的修饰方法为静电吸附、氢键相互作用、酯化反应、酰胺化反应、开环反应、点击反应或自由基聚合中的一种或多种。

4.一种功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分别配制镍钴锰的盐溶液A、甜菜碱型两性离子化合物化学修饰的功能化氧化石墨烯水溶液B、碱液C、络合剂溶液D和底液E；

(2)将镍钴锰的盐溶液A和功能化氧化石墨烯水溶液B混合均匀得到溶液F，溶液F中镍钴锰盐与氧化石墨烯的质量比为(10-1000)：1，在共沉淀反应釜中加入底液E调节pH值，将溶液C、D、F通过并流加料的方式注入到共沉淀反应釜中，通过调节滴加速度、滴加时间，反应温度和搅拌速度，待全部滴加结束后进行陈化；

(3)陈化结束后，过滤、洗涤、烘干，得到前驱体复合材料，其中功能化氧化石墨烯均匀分散于前驱体复合材料颗粒内部及颗粒之间；

(4)将前驱体复合材料与锂源按照摩尔比为1：(1-1.5)进行混合、烧结、破碎、筛分，得到功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料。

5.根据权利要求4所述的一种功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于步骤1)中，镍钴锰的盐溶液A为基于镍钴锰的硫酸盐、乙酸盐或硝酸盐溶液，镍钴锰的盐溶液A按照镍钴锰酸锂正极材料化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂x:y:z＝1:1:1、5:2:3、6:2:2、7:1.5:1.5或8:1:1配制；镍、钴、锰在镍钴锰的盐溶液中的总离子浓度为0.2-4mol/L。

6.根据权利要求4所述的一种功能化石墨烯掺杂的镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于步骤1)中，所述甜菜碱型两性离子化合物化学修饰的功能化氧化石墨烯水溶液B的浓度为0.01-10mg/ml；

所述碱液C为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙水溶液中的一种或多种，碱液C浓度为1-4mol/L；

所述络合剂溶液D为氨水溶液，浓度为质量分数为1-20％；

所述底液E为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氨水溶液中的一种或多种，浓度为质量分数为1-20％。