CN108470893A - 一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法，将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液按照摩尔比Ni：Co：Mn=8:1.5:0.5称量配合，共沉淀法得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2，然后将锂盐与高镍前驱体混合球磨，在烧结炉中于700‑850℃高温煅烧后与形状记忆材料镍钛合金混合磨研挤压，使镍钛合金包覆在镍钴锰酸锂三元颗粒材料表面，进一步激光快速焊接，得到形状记忆合金框架基镍钴锰酸锂三元材料。本发明提供上述方案有效克服了现有高镍钴锰酸锂三元材料包覆改性时包膜易开裂脱落的缺陷，提高了高镍三元材料的循环稳定性，使材料的倍率性能和循环性能显著提高。

Description

一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子材料技术领域，具体涉及一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法。
背景技术
锂离子电池和传统的蓄电池比较起来，不但能量更高，放电能力更强，循环寿命更长从而决定了锂离子电池在电动汽车的应用具有广阔的前景。在锂离子电池中，正极材料是其最重要的组成部分，也是决定锂离子电池性能的关键。在同样的容量发挥的前提下，要提高电池的体积能量密度，就要提高电池活性物质单位体积的填充量。而层状三元材料镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMyO2兼具了高放电容量、良好的循环寿命和低成本的特点，是一种非常有应用前景的正极材料。特别是富镍的镍钴锰酸锂三元材料(LiNi1-x-yCoxMyO2中Ni的摩尔分数≥0.6)是目前性能较好的三元正极材料，具有较高的可逆比容量(＞200 m Ah/g)和较佳的循环稳定性，适合作为高比能量动力电池用正极材料，因此受到越来越多研究者的关注。但容量衰减严重，特别是高镍时，循环稳定性较差。主要表现在结构容易变化、与电解质产生界面膜等影响使用。
由于锂离子电池的电极反应发生在电极/电解质界面，通过对三元材料进行表面包覆改性是改善其电化学性能的另一个有效方法。通过包覆改性，以抑制表面的副反应，改善表面结构的稳定性，从而减少循环过程中的容量衰减，提高热稳定性。表面包覆层根据其脱嵌锂的性能又可以划分为电化学惰性包覆层和电化学活性包覆层。用于表面包覆的电化学惰性物质主要有氧化铝和氧化硅等氧化物，磷酸盐、氟化物以及高分子聚合物等。包覆层不仅自身结构稳定，且具有一定的电化学活性，有利于提高材料比容量。此外，高镍三元正极材料存储条件要求较高，包覆改性可以在大规模生产时减少正极材料与空气的接触，延长存储寿命。
中国发明专利申请号201410078072.8公开了一种高镍基锂电池正极材料及其制备方法，首先将锂化合物、镍化合物、铅化合物、铝化合物或铁化合物或钴化合物或铬化合物或钒化合物或镓化合物、锰化合物或硅化合物或硒化合物或碲化合物用去离子水溶解 ；步骤二，再加入高镍基正极材料，搅拌使得固体材料充分分散，搅拌时间至少10min，搅拌时溶液温度保持在为 45℃~80℃ ；步骤三，进行干燥脱水，使包覆物前驱体均匀包覆在高镍基正极材料表面 ；步骤四，干燥脱水后的材料在氧气流中 600℃~900℃热处理处理时间≥4h，制得LiNi0.5-2aX 1.5aY1.5-2a Pb 0.75a O4包覆得到高镍基锂电池正极材料。中国发明专利申请号201710268842.9公开了一种提高锂离子电池高镍三元正极材料电化学性能的方法，利用磷酸盐作为磷酸根离子源与高镍三元前驱体在液相下进行混合，将混合材料在真空干燥箱内进行干燥，制备得到表面具有磷酸盐包覆层的高镍三元前驱体，再将具有磷酸盐包覆层的高镍三元前驱体与锂源混合，煅烧。目前的方案均是将三元正极材料加入包覆物溶解得液体中搅拌混合，接着进行干燥，制备得到包覆层包覆的三元正极材料，但是，上述方法制备的包覆层厚度及元素分布均匀程度难以有效控制，导致包膜脱落，改性效果不佳。
包覆层对电极性能的影响高度依赖于包覆层的性能、含量、热处理条件等，包覆层普遍存在的问题是与基体的粘附性不佳，现有方法通过直接混合、搅拌、煅烧难以有效使包覆材料与活性材料连接，而且包覆厚度不易控制，包覆不均匀，在长期循环过程中包覆膜极易裂开失效。在热循环和电解液的影响下，富镍正极材料的结构极易导致破坏。因此，有必要提出一种方法提高包覆层均匀性以及薄膜与活性材料连接性，进而有效提高高镍三元材料的循环稳定性。
发明内容
针对现有高镍钴锰酸锂三元材料包覆改性难以控制包覆厚度，薄膜与活性材料连接不牢固的缺陷，本发明提出一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法，从而增加材料的热循环稳定性，使材料的倍率性能和循环性能显著提高。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，采用硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰作为原材料，具体制备步骤如下：
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，向所述混合溶液中加入沉淀剂，搅拌均匀后，调节pH=11-12，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，将锂盐与所述高镍前驱体混合球磨，球磨速度为1000-4000rpm，球磨1-3小时后，放入烧结炉中，700-850℃高温煅烧3-6小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为2-50μm的形状记忆材料镍钛合金粉末混合均匀，经胶体磨研磨挤压，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5） 将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到形状记忆合金框架基镍钴锰酸锂三元材料。
优选的，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L。
优选的，所述沉淀剂为NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种或两种以上配制的水溶液，其pH值为10-12。
优选的，所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂中的一种。锂盐与高镍前驱体的混合比按照锂：镍摩尔比1:0.8混合。
优选的，所述胶体磨转速为400-1200rpm，胶体磨温度控制在60-200℃。
优选的，所述镍钴锰酸锂三元材料与形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:0.5-1.5混合。
优选的，所述激光快速焊接采用激光功率为1-5kW，烧结时间为0.03-0.11s。
本发明还提供一种由上述方法制备得到的表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。其中，所述形状记忆合金为镍钛合金。
为了克服现有高镍钴锰酸锂三元材料包覆改性难以控制包覆厚度，包膜不均匀，薄膜与活性材料连接不牢固的缺陷，本发明提出一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法，将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液按照摩尔比Ni：Co：Mn=8:1.5:0.5称量配合，利用氢氧化钠等作沉淀剂，氨水调节pH值11-12，共沉淀、清洗过滤得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2。然后将锂盐与高镍前驱体混合球磨,在烧结炉中于700-850℃高温煅烧1-3h，然后自然冷却至室温；进一步与形状记忆材料镍钛合金混合均匀，通过胶体磨的挤压分散，使镍钛合金以微膜的形式包覆在镍钴锰酸锂三元颗粒材料表面，进一步激光快速焊接，使镍钛合金牢固包覆镍钴锰酸锂三元颗粒材料，得到形状记忆合金框架基镍钴锰酸锂三元材料。本发明采用镍钛合金为形状记忆合金，具有一定的塑变性，其包覆在镍钴锰酸锂三元颗粒材料表面，在热循环时，镍钛合金伴随镍钴锰酸锂材料结构和体积变化伸缩，但当镍钴锰酸锂材料停止工作时，在纳米级别，镍钛合金的形状记忆功能使纳米颗粒恢复原形，克服了现有高镍钴锰酸锂三元材料包覆改性时包膜易开裂脱落的缺陷，防止颗粒破碎出现裂纹，从而增加了材料的热循环稳定性，使材料的倍率性能和循环性能显著提高。
本发明提供一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明采用形状记忆合金镍钛合金包覆在镍钴锰酸锂三元颗粒材料表面，得到形状记忆合金框架基镍钴锰酸锂三元材料，在热循环时，镍钛合金伴随镍钴锰酸锂材料结构和体积变化伸缩，当镍钴锰酸锂材料停止工作时，镍钛合金的形状记忆功能使纳米颗粒恢复原形，防止颗粒破碎出现裂纹，从而增加了材料的热循环稳定性，使材料的倍率性能和循环性能显著提高。
2、本发明在包覆过程中利用胶体磨将具有塑性的镍钛合金挤压均匀包覆在三元材料表面，通过激光快速焊接，镍钛合金牢固包覆镍钴锰酸锂三元颗粒材料，克服了现有包覆改性薄膜层易脱落的缺陷。
3、本发明工艺简单易控，安全无毒，绿色环保，制备出的形状记忆合金框架基镍钴锰酸锂三元材料具有压实高、结构牢固、化学稳定性好，成本低廉，适合批量生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75 mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L，向所述混合溶液中加入沉淀剂，沉淀剂为NaOH、Na2CO3的水溶液，搅拌均匀后，调节pH=11，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，将碳酸锂与所述高镍前驱体按照锂：镍摩尔比1:0.8混合球磨，球磨速度为1000rpm，球磨3小时后，放入烧结炉中，700℃高温煅烧6小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为2μm的形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:0.5混合均匀，投入胶体磨研磨挤压，胶体磨转速为1200rpm，胶体磨温度控制在60℃，经胶体磨研磨后，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5）设置激光快速焊接采用激光功率为5kW，烧结时间为0.03s，将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。
将实施例中的正极材料制成浆料涂覆在铝箔的双面，制得正极片。MAYZUN MZ-J600压实仪器测试正极片的最大压实密度。采用人造石墨为负极活性材料，与适量导电剂搅拌均匀后加入粘接剂制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，制得负极片。采用常规商用电解液和隔膜，将正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成锂电池，对制成电池进行室温恒流充放电测试，采用 LAND 电池测试系统 (CT2001A)，电压范围在2.7~4.3V 之间，记录电池的放电容量如表1所示。
实施例2
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75 mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L，向所述混合溶液中加入沉淀剂，沉淀剂为NaOH、Na2CO3、NaHCO3配制的水溶液，搅拌均匀后，调节pH=11-12，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，将硝酸锂与所述高镍前驱体按照锂：镍摩尔比1:0.8混合球磨，球磨速度为4000rpm，球磨1小时后，放入烧结炉中，850℃高温煅烧3小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为25μm的形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:1混合均匀，投入胶体磨研磨至挤压，胶体磨转速为1000rpm，胶体磨温度控制在200℃，经胶体磨研磨后，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5）设置激光快速焊接采用激光功率为1.5kW，烧结时间为0.11s，将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。
将实施例中的正极材料制成浆料涂覆在铝箔的双面，制得正极片。MAYZUN MZ-J600压实仪器测试正极片的最大压实密度。采用人造石墨为负极活性材料，与适量导电剂搅拌均匀后加入粘接剂制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，制得负极片。采用常规商用电解液和隔膜，将正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成锂电池，对制成电池进行室温恒流充放电测试，采用 LAND 电池测试系统 (CT2001A)，电压范围在2.7~4.3V 之间，记录电池的放电容量如表1所示。
实施例3
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75 mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L，向所述混合溶液中加入沉淀剂，沉淀剂为NaOH、NaHCO3配制的水溶液，搅拌均匀后，调节pH=11-12，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，碳酸锂与所述高镍前驱体按照锂：镍摩尔比1:0.8混合球磨，球磨速度为2000rpm，球磨2.5小时后，放入烧结炉中，750℃高温煅烧5小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为15μm的形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:1.5混合均匀，投入胶体磨研磨至挤压，胶体磨转速为600rpm，胶体磨温度控制在100℃，经胶体磨研磨后，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5）设置激光快速焊接采用激光功率为4kW，烧结时间为0.05s，将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。
将实施例中的正极材料制成浆料涂覆在铝箔的双面，制得正极片。MAYZUN MZ-J600压实仪器测试正极片的最大压实密度。采用人造石墨为负极活性材料，与适量导电剂搅拌均匀后加入粘接剂制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，制得负极片。采用常规商用电解液和隔膜，将正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成锂电池，对制成电池进行室温恒流充放电测试，采用 LAND 电池测试系统 (CT2001A)，电压范围在2.7~4.3V 之间，记录电池的放电容量如表1所示。
实施例4
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75 mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L，向所述混合溶液中加入沉淀剂，沉淀剂为NaOH、Na2CO3、NaHCO3配制的水溶液，搅拌均匀后，调节pH=11-12，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，将锂盐碳酸锂、硝酸锂与所述高镍前驱体按照锂：镍摩尔比1:0.8混合球磨，球磨速度为3000rpm，球磨1.2小时后，放入烧结炉中，800℃高温煅烧4小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为13μm的形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:0.5混合均匀，投入胶体磨研磨挤压，胶体磨转速为800rpm，胶体磨温度控制在120℃，经胶体磨研磨后，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5）设置激光快速焊接采用激光功率为3kW，烧结时间为0.08s，将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。
将实施例中的正极材料制成浆料涂覆在铝箔的双面，制得正极片。MAYZUN MZ-J600压实仪器测试正极片的最大压实密度。采用人造石墨为负极活性材料，与适量导电剂搅拌均匀后加入粘接剂制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，制得负极片。采用常规商用电解液和隔膜，将正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成锂电池，对制成电池进行室温恒流充放电测试，采用 LAND 电池测试系统 (CT2001A)，电压范围在2.7~4.3V 之间，记录电池的放电容量如表1所示。
实施例5
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75 mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L，向所述混合溶液中加入沉淀剂，沉淀剂为NaOH、Na2CO3、NaHCO3配制的水溶液，搅拌均匀后，调节pH=11-12，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，将硝酸锂与所述高镍前驱体按照锂：镍摩尔比1:0.8混合球磨，球磨速度为3500rpm，球磨2.5小时后，放入烧结炉中，780℃高温煅烧5.5小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为5μm的形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:15混合均匀，投入胶体磨研磨挤压，胶体磨转速为950rpm，胶体磨温度控制在100℃，经胶体磨研磨后，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5）设置激光快速焊接采用激光功率为5kW，烧结时间为0.10s，将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。
将实施例中的正极材料制成浆料涂覆在铝箔的双面，制得正极片。MAYZUN MZ-J600压实仪器测试正极片的最大压实密度。采用人造石墨为负极活性材料，与适量导电剂搅拌均匀后加入粘接剂制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，制得负极片。采用常规商用电解液和隔膜，将正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成锂电池，对制成电池进行室温恒流充放电测试，采用 LAND 电池测试系统 (CT2001A)，电压范围在2.7~4.3V 之间，记录电池的放电容量如表1所示。
对比例1
未进行包覆处理的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2作为三元正极活性材料，按照实施例1相同的方法制备成电池，测试条件和实施例1-5一致，获得测试数据结果如表1所示。
对比例2
形状记忆合金镍钛合金包覆LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2后，未进行激光焊接，其余，按照实施例1相同的方法制备成电池，测试条件和实施例1-5一致，获得测试数据结果如表1所示。
对比例3
市售由氧化铝包覆的811型高镍三元材料。
按照实施例1相同的方法制备成电池，测试条件和实施例1-5一致，获得测试数据结果如表1所示。
表1：
样 品 振实密度 g/cm 3 1C首次放电比容量（mAH/g） 1C循环100次后放电容量（mAH/g）
实施例1 3.1 198.2 180.8
实施例2 3.1 183.2 173.4
实施例3 2.9 184.3 172.2
实施例4 3.0 190.9 179.3
实施例5 3.0 193.4 184.2
对比例1 3.0 182.9 127.4
对比例2 2.9 185.3 159.1
对比例3 2.8 176.4 128.3
通过测试，本发明提供的实施例1-5中所制得形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料，由于形状和记忆钛镍合金的微伸缩塑性形变，形状记忆功能使纳米颗粒恢复原形，防止材料颗粒破碎出现裂纹，而且包覆稳定，从而增加了材料的热循环稳定性，使材料的倍率性能和循环性能显著提高。

Claims (9)

1.一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，采用硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰作为原材料，具体制备步骤如下：
（1）将按照化学计量比8:1.5:0.5称取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，并将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰加入搅拌机中，高速搅拌，混合均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料加入适量去离子水中，得到混合溶液，向所述混合溶液中加入沉淀剂，搅拌均匀后，调节pH=11-12，得到高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液；
（3）将高镍三元前驱体Ni0.8Co0.15Mn0.05(OH)2乳液经过过滤，得到高镍前驱体，将锂盐与所述高镍前驱体混合球磨，球磨速度为1000-4000rpm，球磨1-3小时后，放入烧结炉中，700-850℃高温煅烧3-6小时后，得到镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（4）将所述镍钴锰酸锂三元材料与粒径为2-50μm的形状记忆材料镍钛合金粉末混合均匀，经胶体磨研磨挤压，得到镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2；
（5） 将所述镍钛合金微膜包覆的镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2经过激光快速焊接，得到形状记忆合金框架基镍钴锰酸锂三元材料。
2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中镍盐溶液的浓度为4 mol/L，钴盐溶液的浓度为0.75 mol/L，所述锰盐溶液的浓度为0.25 mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种或两种以上配制的水溶液，其pH值为10-12。
4.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂中的一种；锂盐与高镍前驱体的混合比按照锂：镍摩尔比1:0.8混合。
5.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述胶体磨转速为400-1200rpm，胶体磨温度控制在60-200℃。
6.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂三元材料与形状记忆材料镍钛合金粉末按照质量比100:0.5-1.5混合。
7.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述激光快速焊接采用激光功率为1-5kW，烧结时间为0.03-0.11s。
8.一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到表面包覆形状记忆合金的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2粉体材料。
9.根据权利要求8所述的一种形状记忆合金框架基高镍三元锂电池材料，其特征在于，所述形状记忆合金为镍钛合金。
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