CN108155360A - 一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，按质量比1:1～4:1称取NixCoyMnz(OH)2粉末和苯胺单体，将乳化剂溶解于去离子水中，加入NixCoyMnz(OH)2粉末材料搅拌，同时进行超声波分散，得到溶液A；将苯胺单体加入到酸溶液中，搅拌得到溶液B；将溶液B加入到溶液A中，加酸调节溶液PH，再继续磁力搅拌，得到溶液C；将氧化剂加入到酸溶液中搅拌，得到溶液D；将溶液D滴加到溶液C中搅拌，将得到的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤后进行真空干燥，得到聚苯胺包覆NixCoyMnz(OH)2的复合材料；将复合材料粉末与锂源在行星式球磨机上进行机械球磨后在氧气气氛下焙烧，冷却后即得到碳包覆LiNixCoyMnzO2的复合正极材料C‑LiNixCoyMnzO2。本发明的复合正极材料用于制备锂离子电池，具有较高的充放电比容量和循环性能。

Description

一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及用碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法。
背景技术
目前，能源与环境问题日益显著，各国研究者都将目光转向了新的可替代能源上。作为新能源、新材料交叉的锂离子电池材料新兴产业，无疑成为了最具发展前景的产业之一。锂电池由于具有工作电压高、自放电小、高容量、循环寿命长、无记忆效应、对环境污染小及安全性高等优点，已经被广泛的应用于手机、计算机、照相机等高档电子产品中。锂离子电池包括五个部分，分别是正、负极材料、电解液、隔膜和外壳，其中，正极材料是最关键的部分，决定着锂离子电池的各项性能和使用寿命。目前锂电池采用的正极材料主要是LiCoO2，其理论放电比容量为274mA h g-1，实际容量仅为140～155mA h g-1，实际容量仅为理论容量的50％左右，钴的利用率低，抗过充电性能差，在较高充电电压下比容量迅速降低。镍钴锰三元复合材料的问世，很大程度上改善了正极材料的放电比容量，可将放电比容量提高至180mA h g-1，其生产成本低、热稳定性和化学稳定性好，是目前最有希望替代LiCoO2的新型正极材料。对于三元复合材料中的层状镍系锂离子电池正极材料LiNixCoyMnzO2来说，虽然拥有较多优点，但也存在不足之处，在电池的充放电过程中，到末期时，层状镍系正极材料中的Ni处于高氧化价态，具有很强的氧化性，会与电解液发生副反应，产生气体、放出热量，破坏电解液的功能，从而导致电池失效。因此，要对层状镍系正极材料采用适当的技术手段进行处理，减少上述不利影响。对镍钴锰三元正极材料进行表面包覆，能够减小材料颗粒与电解液的接触面，抑制材料表面副反应的发生，使LiNixCoyMnzO2的界面具有更优的电化学性能和稳定性能，同时也可提高材料的表面导电率，进而提高材料的倍率性能，最终使LiNixCoyMnzO2正极材料的电化学性能得到改善。
当前对LiNixCoyMnzO2进行表面包覆改性，采用的包覆层主要有金属氧化物(三氧化二铝、二氧化锆、二氧化铬、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化铜、五氧化二钒等)；金属氟化物(三氟化铝、氟化锂、氟化钙等)；磷酸盐(磷酸铝、磷酸锂、磷酸锌、磷酸铁锂、磷酸铁钴等)。上述表面包覆改性方法存在以下不足：1)包覆材料本身的电导率较差，包覆后，正极材料整体的导电性得不到较大提高；2)会提高材料整体的过电位，从而降低了比容量；3)包覆层厚薄不均匀。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，以提高锂离子电池正极材料的导电性，使锂离子电池具有较高的充放电比容量和循环性能。
本发明采取的技术方案如下：
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤为：
(1)称取NixCoyMnz(OH)2粉末和苯胺单体，NixCoyMnz(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为1:1～4:1；所述NixCoyMnz(OH)2材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z＝1；
(2)将乳化剂溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入NixCoyMnz(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到酸溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在酸溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌后，加入酸调节溶液PH为1～4，再继续磁力搅拌，使苯胺单体与NixCoyMnz(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为0～25℃，并通入氮气保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:2～1:5的比例称取氧化剂，将氧化剂加入到酸溶液中，搅拌至氧化剂完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌3～12h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为0～25℃，并通入氮气保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤后进行真空干燥，得到聚苯胺包覆NixCoyMnz(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与锂源按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在450～550℃预烧结5～8h，再在750～900℃烧结10～20h，随炉冷却后即可得到碳包覆LiNixCoyMnzO2的复合正极材料C-LiNixCoyMnzO2。
上述步骤(2)所述的乳化剂是十二烷基苯磺酸钠、十六烷基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、吐温、聚乙二醇、聚氧乙烯失水山梨酸醇单油酸酯和聚乙二醇辛基苯基醚中的任意一种。
上述步骤(3)、(4)、(5)所述的酸和酸溶液为盐酸、硫酸、磺基水杨酸和十二烷基苯磺酸中的任意一种。
上述步骤(5)所述氧化剂是过硫酸铵、过硫酸钾、三氯化铁、双氧水和二氧化锰中的任意一种。
上述步骤(8)所述的锂源是碳酸锂或者氢氧化锂。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用在LiNixCoyMnzO2表面包覆一层碳层，碳具有较高的导电率且制备简单，可提高材料的导电性，最终使比容量和循环性能得到改善；
(2)本发明通过氧化剂作用，使苯胺单体在NixCoyMnz(OH)2的颗粒表面进行聚合，从而使聚苯胺均匀的包覆在NixCoyMnz(OH)2颗粒表面上，再与锂源按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械混合，在氧气气氛下进行焙烧，在烧结过程中，聚苯胺受热分解出碳包覆在颗粒表面，能够抑制LiNixCoyMnzO2颗粒长大，且形成了导电网络，提供了颗粒之间良好的电接触，制得的复合正极材料包覆层厚度均匀、碳紧密包覆LiNixCoyMnzO2；
(3)本发明制得的复合正极材料用于制备锂离子电池，相较于无包覆层的正极材料而言，提高了材料的导电性，具有较高的充放电比容量和循环性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2粉末和苯胺单体，Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为4:3；
(2)将少量乳化剂聚乙二醇溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌1h，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到HCl溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在HCl溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌20min后，加入HCl调节溶液PH，使PH＝4，再继续磁力搅拌30min左右，使苯胺单体与Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为0℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:4的比例称取氧化剂三氯化铁，将三氯化铁加入到HCl溶液中，搅拌至三氯化铁完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌6h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为0℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯胺包覆Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与碳酸锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在500℃预烧结6h，再在750℃烧结12h，随炉冷却后即可得到碳包覆LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的复合正极材料C-LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2粉末、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比为8:1:1的比例置于玛瑙研钵中，滴加适量N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)研磨均匀；然后涂覆在Al箔上，其中涂覆在Al箔上的厚度为0.15mm，再置于温度为80℃的真空干燥箱中干燥24h，取出作为正极；金属锂片作为负极和参比电极，聚丙烯微孔膜为隔膜，以1mol/LiPF6+EC/DMC/EMC为电解液，在氩气氛围、水分含量低于2ppm的手套箱内，组装成CR2025不锈钢扣式电池；静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为171.36mA h g-1，电池在20次循环后放电比容量为139.47mA g-1。
实施例2
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉末和苯胺单体，Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为2:1；
(2)将乳化剂十六烷基溴化铵溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌55min，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到H2SO4溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在H2SO4溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌20min左右后，加入H2SO4调节溶液PH，使PH＝2，再继续磁力搅拌30min左右，使苯胺单体与Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为25℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:3的比例称取氧化剂双氧水，将双氧水加入到H2SO4溶液中，搅拌均匀，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌9h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为25℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在80℃真空干燥箱中干燥24h左右，得到聚苯胺包覆Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与氢氧化锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在550℃预烧结5h，再在800℃烧结16h，随炉冷却后即可得到碳包覆Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2的复合正极材料C-LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为172.13mA hg-1。
实施例3
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2粉末和苯胺单体，NixCoyMnz(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为1:1；
(2)将乳化剂吐温溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌65min，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到十二烷基苯磺酸溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在十二烷基苯磺酸溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌18min后，加入十二烷基苯磺酸调节溶液PH，使PH＝3，再继续磁力搅拌31min，使苯胺单体与Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为20℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:5的比例称取氧化剂二氧化锰，将二氧化锰加入到十二烷基苯磺酸溶液中，搅拌至二氧化锰完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌3h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为20℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在70℃真空干燥箱中干燥26h，得到聚苯胺包覆Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与碳酸锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在450℃预烧结7h，再在900℃烧结10h，随炉冷却后即可得到碳包覆Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的复合正极材料C-LiNi1/3Co1/ 3Mn1/3O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为152.30mA hg-1。
实施例4
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2粉末和苯胺单体，Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为4:1；
(2)将乳化剂十二烷基苯磺酸钠溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌1h左右，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到磺基水杨酸溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在磺基水杨酸溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌21min后，加入磺基水杨酸调节溶液PH，使PH＝1，再继续磁力搅拌29min左右，使苯胺单体与Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为10℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:2的比例称取氧化剂过硫酸铵，将过硫酸铵加入到磺基水杨酸溶液中，搅拌至过硫酸铵完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌12h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为10℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在85℃真空干燥箱中干燥23h，得到聚苯胺包覆Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与氢氧化锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在500℃预烧结8h，再在850℃烧结20h，随炉冷却后即可得到碳包覆Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2的复合正极材料C-LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为157.09mA h g-1。
实施例5
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末和苯胺单体，Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为2:1；
(2)将少量乳化剂聚乙烯吡咯烷酮溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌1h左右，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到H2SO4溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在H2SO4溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌20min后，加入H2SO4调节溶液PH，使PH＝4，再继续磁力搅拌30min左右，使苯胺单体与Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为0℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:4的比例称取氧化剂过硫酸钾，将过硫酸钾加入到H2SO4溶液中，搅拌至过硫酸钾完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌9h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为0℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯胺包覆Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与碳酸锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在500℃预烧结7h，再在850℃烧结12h，随炉冷却后即可得到碳包覆LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的复合正极材料C-LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为165.07mA h g-1。
实施例6
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉末和苯胺单体，Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为4:3；
(2)将乳化剂聚乙二醇辛基苯基醚溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌1h，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到HCl溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在HCl溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌20min后，加入HCl调节溶液PH，使PH＝3，再继续磁力搅拌30min左右，使苯胺单体与Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为25℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:5的比例称取氧化剂三氯化铁，将三氯化铁加入到酸溶液中，搅拌至三氯化铁完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌12h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为25℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯胺包覆Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与碳酸锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在550℃预烧结5h，再在750℃烧结16h，随炉冷却后即可得到碳包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的复合正极材料(C-LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为169.24mA h g-1。
实施例7
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2粉末和苯胺单体，Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为1:1；
(2)将乳化剂聚氧乙烯失水山梨酸醇单油酸酯溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌1h，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到磺基水杨酸溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在磺基水杨酸溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌20min后，加入磺基水杨酸调节溶液PH，使PH＝1，再继续磁力搅拌30min左右，使苯胺单体与Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为20℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:3的比例称取氧化剂二氧化锰，将二氧化锰加入到磺基水杨酸溶液中，搅拌至二氧化锰完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌6h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为20℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯胺包覆Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与氢氧化锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在450℃预烧结6h，再在800℃烧结10h，随炉冷却后即可得到碳包覆Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的复合正极材料C-LiNi1/ 3Co1/3Mn1/3O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为158.4mA h g-1。
实施例8
一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，方法步骤如下：
(1)称取Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末和苯胺单体，Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为4:1；
(2)将乳化剂聚乙二醇溶解于去离子水中，待完全溶解后，加Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌1h，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到H2SO4溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在H2SO4溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌20min后，加入H2SO4调节溶液PH，使PH＝4，再继续磁力搅拌30min左右，使苯胺单体与Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为0℃，并通入氮气进行保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:2的比例称取氧化剂三氯化铁，将三氯化铁加入到H2SO4溶液中，搅拌至三氯化铁完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌3h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为0℃，并通入氮气进行保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤多次，之后在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯胺包覆Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与碳酸锂按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在550℃预烧结8h，再在900℃烧结12h，随炉冷却后即可得到碳包覆Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2的复合正极材料C-LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。
电化学性能测试：将本实施例制备得到的C-LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粉末按照实施例1的方式组装成CR2025扣式电池，静置24h后测试其充放电性能，测试得到锂离子电池的最大放电比容量为162.07mA h g-1。
本发明所述NixCoyMnz(OH)2粉末可以市购，也可依据现有技术自行生产。苯胺、乳化剂、酸、氧化剂、锂源等均可市购。

Claims (5)

1.一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，方法步骤为：
(1)称取NixCoyMnz(OH)2粉末和苯胺单体，NixCoyMnz(OH)2粉末：苯胺单体的质量比为1:1～4:1；所述NixCoyMnz(OH)2材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z＝1；
(2)将乳化剂溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入NixCoyMnz(OH)2粉末材料，进行磁力搅拌，同时采用超声波发射器进行充分分散，得到溶液A；
(3)将苯胺单体加入到酸溶液中，磁力搅拌至苯胺单体充分分散在酸溶液中，得到溶液B；
(4)将溶液B加入到溶液A中，于反应釜中搅拌后，加入酸调节溶液PH为1～4，再继续磁力搅拌，使苯胺单体与NixCoyMnz(OH)2充分混合均匀，得到溶液C；整个过程中，保持反应釜循环水浴温度为0～25℃，并通入氮气保护；
(5)按质量比苯胺单体：氧化剂为1:2～1:5的比例称取氧化剂，将氧化剂加入到酸溶液中，搅拌至氧化剂完全溶解，得到溶液D；
(6)使用蠕动泵将溶液D缓慢滴加入到溶液C中，磁力搅拌3～12h，整个过程中，依然保持反应釜循环水浴温度为0～25℃，并通入氮气保护；
(7)将步骤(6)的反应产物抽滤，并用去离子水和乙醇洗涤后进行真空干燥，得到聚苯胺包覆NixCoyMnz(OH)2的复合材料；
(8)将步骤(7)干燥得到的粉末与锂源按摩尔比为1.00:1.05的比例在行星式球磨机上进行机械球磨，混合均匀后，在氧气气氛下进行焙烧，先在450～550℃预烧结5～8h，再在750～900℃烧结10～20h，随炉冷却后即可得到碳包覆LiNixCoyMnzO2的复合正极材料C-LiNixCoyMnzO2。
2.根据权利要求1所述的一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，上述步骤(2)所述的乳化剂是十二烷基苯磺酸钠、十六烷基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、吐温、聚乙二醇、聚氧乙烯失水山梨酸醇单油酸酯和聚乙二醇辛基苯基醚中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，上述步骤(3)、(4)、(5)所述的酸和酸溶液为盐酸、硫酸、磺基水杨酸和十二烷基苯磺酸中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，上述步骤(5)所述氧化剂是过硫酸铵、过硫酸钾、三氯化铁、双氧水和二氧化锰中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种制备碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，上述步骤(8)所述的锂源是碳酸锂或者氢氧化锂。
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