CN109841813A - 一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents

一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，将氧化石墨烯、离子电池正极活性物质加入无水乙醇中，加入分散剂，超声分散，于50‑70℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥，置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。本发明的正极材料氧化石墨烯与离子电池正极活性物质分散均匀，结合紧密，具有优异的循环性能和较高的放电比容量，延长电池使用寿命。

Description

一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法
技术领域
本发明属于电化学材料领域，具体涉及一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优势，己广泛应用在手机、笔记本电脑等便携式电子设备中，并有望应用在电动汽车、新能源储能等领域。
石墨烯是一种由sp2杂化碳原子堆积成的具有单层碳原子厚度的二维蜂窝状的纳米材料。得益于石墨烯优良的导电性及巨大的比表面积，通过使用石墨烯粉末作为锂离子电池的导电剂或与电极材料复合可以使电池获得优异的电化学性能。石墨烯优异的电子电导率有望降低电极中导电添加剂的比例，提高活性物质含量，提升电池的能量密度；石墨烯与电极材料形成的导电网络可以有效地降低电极极化，实现电池的快速充电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中，超声分散2-5h，得氧化石墨烯分散液；
2)将离子电池正极活性物质加入无水乙醇中，然后加入分散剂，超声分散1-3h得混合液；
3)将氧化石墨烯分散液加入步骤2)中的混合液中，于50-70℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥得固体粉末；
4)将固体粉末置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。
具体地，所述步骤1)中氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为3-5:80-100。
具体地，所述步骤2)中离子电池正极活性物质、无水乙醇、分散剂的质量比为15-20:50-80:3-5。
具体地，所述步骤2)中离子电池正极活性物质为镍钴酸锂与镍锰酸锂的混合物或者镍钴锰酸锂。
具体地，所述步骤2)中分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。
具体地，所述步骤3)中氧化石墨烯与离子电池正极活性物质的质量比1-3:15-25。
本发明具有以下有益效果：本发明的正极材料氧化石墨烯与离子电池正极活性物质分散均匀，结合紧密，具有优异的循环性能和较高的放电比容量，延长电池使用寿命。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中，氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为5:90，超声分散4h，得氧化石墨烯分散液；
2)将离子电池正极活性物质镍钴锰酸锂加入无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯醇，离子电池正极活性物质、无水乙醇、分散剂的质量比为15:70:4，超声分散3h得混合液；
3)将氧化石墨烯分散液加入步骤2)中的混合液中，氧化石墨烯与离子电池正极活性物质的质量比2:23，于60℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥得固体粉末；
4)将固体粉末置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。
实施例2
一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中，氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为3:95，超声分散3h，得氧化石墨烯分散液；
2)将离子电池正极活性物质镍钴酸锂与镍锰酸锂的混合物加入无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙二醇，离子电池正极活性物质、无水乙醇、分散剂的质量比为17:50:3，超声分散3h得混合液；
3)将氧化石墨烯分散液加入步骤2)中的混合液中，氧化石墨烯与离子电池正极活性物质的质量比1:20，于50℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥得固体粉末；
4)将固体粉末置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。
实施例3
一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中，氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为4:100，超声分散2h，得氧化石墨烯分散液；
2)将离子电池正极活性物质镍钴酸锂与镍锰酸锂的混合物加入无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，离子电池正极活性物质、无水乙醇、分散剂的质量比为20:80:5，超声分散2h得混合液；
3)将氧化石墨烯分散液加入步骤2)中的混合液中，氧化石墨烯与离子电池正极活性物质的质量比3:25，于70℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥得固体粉末；
4)将固体粉末置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。
实施例4
一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中，氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为4:80，超声分散5h，得氧化石墨烯分散液；
2)将离子电池正极活性物质镍钴锰酸锂加入无水乙醇中，然后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，离子电池正极活性物质、无水乙醇、分散剂的质量比为18:60:3，超声分散1h得混合液；
3)将氧化石墨烯分散液加入步骤2)中的混合液中，氧化石墨烯与离子电池正极活性物质的质量比2:15，于65℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥得固体粉末；
4)将固体粉末置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。

Claims (6)

1.一种安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取氧化石墨烯加入无水乙醇中，超声分散2-5h，得氧化石墨烯分散液；
2)将离子电池正极活性物质加入无水乙醇中，然后加入分散剂，超声分散1-3h得混合液；
3)将氧化石墨烯分散液加入步骤2)中的混合液中，于50-70℃搅拌6h，降至室温，过滤，真空干燥得固体粉末；
4)将固体粉末置于球磨机中，以乙醇为介质球磨6h至乙醇完全挥发，继续球磨1h，以3℃/min的升温速率在马弗炉中500℃焙烧6h，然后在管式炉中全程通氧气条件下800℃焙烧12h即得石墨烯改性富镍离子电池正极材料。
2.如权利要求1所述的安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为3-5:80-100。
3.如权利要求1所述的安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中离子电池正极活性物质、无水乙醇、分散剂的质量比为15-20:50-80:3-5。
4.如权利要求1或3所述的安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中离子电池正极活性物质为镍钴酸锂与镍锰酸锂的混合物或者镍钴锰酸锂。
5.如权利要求1或3所述的安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。
6.如权利要求1所述的安全环保石墨烯改性富镍离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中氧化石墨烯与离子电池正极活性物质的质量比1-3:15-25。
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