[发明专利]一种电容量和循环性能好的锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电容量和循环性能好的锂电池正极材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：碳酸镁6‑12份、氧化铝8‑13份、硫酸镍5‑8份、硫酸锰2.6‑5份、动物骨4‑8份、硫铁矿7‑10份、石墨烯4‑6份和爬山虎3‑6份。本发明原料来源广泛，通过对不同的原料采用不同的制作工艺，将半成品进行二次煅烧并且进行固溶处理，制备的成品电容量高并且循环性能好，可以满足人们的使用需求。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料，具体是一种电容量和循环性能好的锂电池正极材料。

背景技术

由于以石油和煤为主的化石燃料的不断消耗，以及对于环境污染的不断加重，如当前的雾霾天气以及汽车尾气已经成为人类健康的头号杀手等，已经严重影响人类健康和生存环境。越来越多的人将目光投向新能源技术，开发新能源成为众多国家的能源战略重点，锂电池是其中的一个重要方向，锂离子电池以其优异的性能正成为最有潜力的动力源之一。

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，与铅酸、镍镉、镍氢等传统的二次电池相比，锂离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、容量密度高、无记忆效应、无污染，以及自放电小、循环寿命长等优点，锂电池的主要组成包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜材料。正极材料和负极材料决定着电池的能量密度和循环寿命。目前锂电池的正极材料多采用钴酸锂材料和、锰酸锂材料镍酸锂材料，钴资源有限、价格昂贵并且对环境有害，这就限制了其应用；锰酸锂材料的电容量和循环性能差；镍酸锂材料在高温下存在安全隐患，这就为人们的使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容量和循环性能好的锂电池正极材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电容量和循环性能好的锂电池正极材料，包括以下重量份的原料：碳酸镁6-12份、氧化铝8-13份、硫酸镍5-8份、硫酸锰2.6-5份、动物骨4-8份、硫铁矿7-10份、石墨烯4-6份和爬山虎3-6份。

作为本发明进一步的方案：动物骨包括牛骨、羊骨、猪骨、鸡骨、马骨和鱼骨中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：石墨烯为加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24-30小时，获得具360-650um晶粒尺寸的粉末。

所述电容量和循环性能好的锂电池正极材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将动物骨进行初步破碎得到骨预料，将骨预料在80-95摄氏度和1.0-1.4bar下蒸煮2-4小时，然后放入质量分数为5-8％的碳酸氢钠溶液中浸泡3-4小时并且在600-720摄氏度下煅烧6-8小时，在进行粉碎和过120-150目筛，得到骨料；

步骤二，将爬山虎粉碎并且加入发酵罐中，在40-50摄氏度下发酵30-45小时并且每隔3小时搅拌一次，得到爬山虎发酵液；

步骤三，将硫铁矿、硫酸锰、碳酸镁和硫酸镍加入搅拌槽并且在110-135摄氏度下反应2-4小时，得到第一混合物；

步骤四，将氧化铝和石墨烯加入其总重量2-3倍的70-100摄氏度的去离子水中并且超声处理，得到第二混合物；

步骤五，将骨料、第一混合物和第二混合物加入至摩尔浓度为0.3-0.4mol/L的氨水中并且以180-360rpm的转速搅拌，边搅拌边滴加爬山虎发酵液并且在10-15分钟内滴加完毕，完全滴加完毕后继续搅拌并且持续2-3小时，然后在60-80摄氏度的烘箱中干燥，得到半成品；

步骤六，将半成品在300-420摄氏度下煅烧10-12小时，然后将煅烧产物进行粉碎分级至粒径为60-80um，然后在800-940摄氏度下煅烧15-18小时，然后以5-8摄氏度/分钟的冷却至600-660摄氏度并且保持4-6小时，自然冷却至室温即可得到成品。