[发明专利]一种铝掺杂锰基正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种铝掺杂锰基正极材料的制备方法，该铝掺杂锰基正极材料的基体材料成分为：Li[Ni0.3‑xLi0.13Mn0.57Alx]O2，其中X=0.05‑0.15。方法制备的正极材料，一定量的铝离子取代镍离子会减小锂镍混排程度，同时提高电池的热稳定性；石墨烯即可显著提高复合材料的倍率性能，既能保证正极材料制备的锂离子电池的高能量密度，又能提高其功率密度，并且降低了生产成本。

主权项

一种铝掺杂锰基正极材料的制备方法，该铝掺杂锰基正极材料的基体材料成分为：Li[Ni0.3‑xLi0.13Mn0.57Alx]O2，其中X=0.05‑0.15，该方法包括如下步骤：（1）采用氢氧化物共沉淀法方法按如下比例合成材料，首先取一定摩尔比的六水硫酸镍和一水硫酸锰，放入容量是500ML的大烧杯中，并向烧杯中加入100ML高纯的去离子水，将烧杯放在恒温磁力搅拌器中进行搅拌，并在氮气的保护下，保持60℃温度下搅拌，待溶液中离子混合均匀时向溶液中逐渐滴加氨水和氢氧化钾配置的碱液，注意不能滴加过快，以防反应不均匀；（2）待溶液的pH＝11时停止滴加碱液，肉眼可以清晰的看出溶液呈浅蓝，将溶液继续在氮气保护下恒温60℃搅拌12小时后停止，看到经过12小时后，溶液的颜色几乎没有发生明显的变化，将溶液用去离子水离心洗涤，并用pH测试仪进行测试，直到pH值不变后停止洗涤；（3）之后将洗涤过的沉淀放在放入烧杯中，将烧杯放入120℃烘箱中，烘大概有12小时，当材料十分干燥时，这样就制成了前驱体Ni0.3‑xMn0.57(OH)1.74‑2x，然后按一定摩尔比将碳酸锂、氧化铝、前驱体放在干净的研钵里混合均匀后，用转速为300rad/min的球磨机研磨4小时；再手磨将近一个小时后，把材料用天平测量一下质量，均匀的分成几份之后压成2mm左右的圆形片子，将压成薄厚均匀的圆形片子在马弗炉中450℃热处理5小时后，待室温后取出圆形片子再次研钵压片，最后再其放入马弗炉中进行800℃煅烧15小时，冷却后，粉碎，得到基体材料Li[Ni0.3‑xLi0.13Mn0.57Alx]O2；（4）将石墨烯或氧化石墨烯与分散剂、溶剂混合超声分散或机械搅拌，形成石墨烯或氧化石墨烯分散液，加入上述基体材料到分散液中，球磨或高速搅拌混合均匀，100℃真空干燥12小时，在氮气、氩气或氢氩混合气保护下，以3‑10℃/min升温，450‑800℃加热3‑8小时，自然冷却，粉碎过200目筛网，制备得到产品。