[发明专利]氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用，其中，所述方法包括：(1)伴随着搅拌，将含镍物料、含钴物料、含锰物料、N‑甲基吡咯烷酮和聚偏氟乙烯混合，然后静置，以便得到混合胶液；(2)将所述混合胶液进行静电纺丝，然后进行干燥，以便得到纤维棒状前驱体；(3)将所述纤维棒状前驱体进行高温退火，以便得到氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料。由此，采用该方法得到的氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料在充放电过程具有优异的稳定性和导电性，提高电池的使用寿命，并且该合成方法简单高效，生产成本低，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

当下我国能源储能体系中，主要是以煤、石油等化学能源为主，辅之以水电、核电、太阳能、潮汐能和地热能等。随着不可再生化石能源的日益减少和燃料所带来的环境问题，可再生绿色能源在能源体系中的比例越来越高。但水电受限于地理位置，太阳能、风能亦有间歇性的特点，给电能的存储带来的新的挑战。传统的储能设备不能满足当前对储能的需求，而锂离子电池凭着较高的工作电压(3.6-3.7V)、较高的能量密度、无记忆效应以及自放电小等特点，被认为是最有应用前景的储能体系。同时，对于锂离子电池也有了更高的要求，即电动汽车需要更远的续航里程，这也就意味着电池需要达到更高的能量密度，而单体电池容量和能量密度很大程度上取决于正极材料。当前比较成熟的正极材料有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂以及镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂三元材料，其中三元正极材料结合了钴酸锂良好的循环稳定性、镍酸锂的高比容性和锰酸锂的高安全性以及低成本，成为极具发展前景的材料。对于三元材料的合成方法一般有共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法、微波合成以及高温固相法等，但总的来看都是首先制备得到前驱体，经烧结得到三元材料，如何高效合成制备三元前驱体成为合成三元材料的关键。而溶胶-凝胶法合成超细三元材料时，为防止烧结过程中的团聚，对后期的烧结温度的控制要求苛刻；水热/溶剂热法能够可控地制备具有规则形状的材料，但合成效率较低，不适于大规模生产。所以当前三元材料的工业化合成多为共沉淀得到前驱体，然后多次烧结得到具有包覆和掺杂的三元材料。该方法虽适于大批量生产，但合成得到的三元材料存在较大的元素偏析、烧结工艺繁琐、能耗较高等问题。

因此，现有的合成正极材料的技术有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用，采用该方法得到的氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料在充放电过程具有优异的稳定性和导电性，提高电池的使用寿命，并且该合成方法简单高效，生产成本低，有利于工业化生产。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备氟碳共掺杂镍钴锰酸锂正极材料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)伴随着搅拌，将含镍物料、含钴物料、含锰物料、N-甲基吡咯烷酮和聚偏氟乙烯混合，然后静置，以便得到混合胶液；

(2)将所述混合胶液进行静电纺丝，然后进行干燥，以便得到纤维棒状前驱体；