[发明专利]锂离子电池三元纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种锂离子电池三元纳米片及其制备方法和应用，将镍氰化钾溶解到去离子水中得到溶液A；将可溶性钴盐、可溶性铁盐、柠檬三酸钠溶解到去离子水中得到溶液B；将溶液A缓慢的加入到溶液B中，搅拌30分钟后，在室温下静置；抽滤收集产物并用去离子水和乙醇洗涤；在真空干燥箱中60℃～80℃干燥5小时；将粉末在充满氮气的管式炉中进行煅烧；然后将粉末放在马弗炉中进行煅烧得到最终产品。本发明提供的制备方法原材料资源丰富，价格低廉，操作简单方便，易于工业化生产。制备的三元金属氧化物具有纳米片结构，以有效缓解充放电过程中引起的体积膨胀，缩短锂离子的传输距离，大幅度提高锂电的电化学性能。

技术领域

本发明设计锂电池材料技术领域，特别是涉及锂离子电池三元纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

日益严重的全球环境污染和能源危机受到各国的广泛关注,因此迫切开发出一种新的绿色能源存储或转换设备,如二次电池、超级电容器和水分离。特别是锂离子电池(LIBs)的高能量密度和杰出的循环表现被广泛的应用在手机、笔记本电脑、照相机等便携式电子设备等应用领域，迅速发展为最重要的储能设备之一。同时锂离子电池还具有对环境污染小，电压高等其他优点，被认为是最有潜力的解决能源危机的储能装置。锂电池由以下五部分组成：正极、负极、有机电解液、隔膜和电池外壳。近年来，为了改进锂离子电池的倍率和循环等性能，科研人员进行了大量的研究。二元金属氧化物通常具有优异的电化学表现，通过继续增加元素扩展为三元金属氧化物，即二元体系转变为三元体系，电化学性能进一步提高，随着高性能比电池需求的增加，三元体系材料的电化学性能成为研究的热点。

现有技术之一，专利CN109659537A“柠檬酸根辅助氟掺杂三元纳米片/聚吡咯的制备方法及产品和应用”，首先按摩尔量比1:1-x-y:x:y:z将锂盐、镍盐、钴盐、锰盐和氟化锂加入到40mL去离子水中，磁力搅拌至分散均匀，得溶液A；其次将六次甲基四胺和柠檬酸盐按摩尔比10：1加入上述溶液A中，继续搅拌至完全溶解得溶液B，接着将上述溶液B在油浴90～110℃条件下磁力搅拌回流6～10h得反应物；将上述反应物冷却，所得的黑色沉淀分别用去离子水和乙醇洗涤2～3次，然后将其放入真空烘箱中60～80℃过夜干燥，得干燥物；然后将上述干燥物置于马弗炉中，500～700℃进行煅烧5～8h，得氟掺杂三元纳米片材料；将氟掺杂三元纳米片溶到无水乙醇中，并向其中加入0.05mL吡咯单体，在黑暗条件下进行聚合反应5～7h得样品；该样品用乙醇和去离子水洗涤2～3次，60～80℃过夜真空干燥，得目标产物柠檬酸根辅助氟掺杂三元纳米片/聚吡咯。该方法采用以柠檬酸根辅助三元纳米片生长，以热处理低温溶液法制备氟掺杂NCM纳米片步骤繁琐，易产生副产物，反应物产率低，不易于工业化。

现有技术之二High-performance ternary metal oxide anodes for lithiumstorage.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.059，首先将在搅拌下将13.25g的Na₂CO₃和3.95g的NH₄HCO₃溶解在500ml的蒸馏水中以形成溶液A。将0.12mol的NiSO₄·6H₂O，CoSO₄·7H₂O和MnSO₄(摩尔比分别为2：2：6、1：3：6和0.5：3.5：6)用400ml蒸馏水和100ml无水乙醇混合溶液在搅拌下形成溶液B。然后，将溶液B快速加入到溶液A中，同时持续强力搅拌6小时。洗涤，干燥所得的前体，并在空气中以500℃min^-1的升温速率在500℃下加热2h，以转化中孔氧化物。该方法碳酸氢铵材料对人体危害大，可引起失明、肺水肿等症状，受潮时释放出刺激性的氨，且对水体有害不能直接排于下水道，且处理困难,对环境危害大。

发明内容