CN112331830A - 一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法 - Google Patents
一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112331830A CN112331830A CN202011228747.4A CN202011228747A CN112331830A CN 112331830 A CN112331830 A CN 112331830A CN 202011228747 A CN202011228747 A CN 202011228747A CN 112331830 A CN112331830 A CN 112331830A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- cobalt
- positive electrode
- manganese ternary
- graphene oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 105
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 105
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- -1 NCM523 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 2
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 15
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 36
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 18
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 15
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 9
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011328 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014397 LiNi1/3Co1/3Mn1/3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,属于锂离子电池技术领域。为了避免石墨烯包覆过程中的团聚问题,该方法将氧化石墨烯粉体超声分散于溶剂中,随后与镍钴锰三元正极材料按一定比例混合均匀,经过干燥、高温碳化,将氧化石墨烯还原为石墨烯,获得石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料。本发明采用石墨烯为包覆剂,将镍钴锰三元正极材料包覆起来形成“核壳”结构,缓冲了正极颗粒在充放电过程中的体积膨胀,增大了材料的导电性能,大大提高了正极材料的循环性能。本发明具有工艺简单,对设备要求低,产品包覆效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法以及在锂离子电池方面的应用,属于锂离子电池技术领域。
背景技术
随着化石燃料的不断枯竭,人们迫切需要一种清洁、环保的新型能源。锂离子电池凭借输出电压高、循环寿命长、体积小,质量轻,自放电率低、无记忆性和无污染等优势,自商业化以来受到全世界的广泛关注,不仅在3C电子产品领域广泛应用,而且在电动汽车和储能等领域前景广阔。
正极材料是锂离子电池中极为重要的组成部分,其性能的好坏直接影响锂离子电池产品的性能。相比于钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料,三元材料具有比容量高、稳定性好,成本低等优点,但也存在一些缺点,如首次不可逆容量损失严重、与电解液相容性差、镍含量高时稳定性变差等。石墨烯是一种柔性的二维材料,具有较大的比表面积、超强的导电性,将其添加到镍钴锰三元正极材料中,可以增大材料与电解液的接触面积,从而有利于提高材料的循环稳定性能,是目前研究的热点。
文献“LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2–graphene composite as a promising cathode forLithium-ion batteries(ACS Applied Materials&Interfaces,2011,3(8):2966-2972)”中,将石墨烯与正极材料在乙醇中混合,然后在氩气气氛下球磨,制备石墨烯包覆LiNi1/ 3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料。文献“Superior hybrid cathode material containinglithium-excess layered material and graphene for lithium-ion batteries(ACSApplied Materials&Interfaces,2012,4(9):4858-4863)”中,将石墨烯超声分散于乙醇中,然后与三元正极混合,经过搅拌、干燥,制备石墨烯包覆NCM三元正极材料。文献“Reduced graphene oxide-wrapped nickel-rich cathode materials for lithium ionbatteries(ACS Appl Mater Interfaces 2017,9,18720-18729)”中,将LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料加入到氧化石墨烯溶液中,在80℃条件下搅拌2h,经过滤、洗涤、干燥,所得材料在H2气氛下300℃处理,制备出了rGO包裹的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料。文献“Microwave-reduced graphene oxide wrapped NCM layered oxide as a cathode material forLi-ion batteries(Journal of Alloys and Compounds,2020:155014)”中,将微波还原的氧化石墨烯和钴镍锰三元正极分散于NMP溶剂中,经搅拌、干燥,制备出了石墨烯包裹的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。专利CN110311136A通过石墨烯浆料与正极材料混合,将石墨烯分散于三元材料颗粒之间,石墨烯对材料表面氧原子起到了“固定”作用,从而制备出了石墨烯包覆锂离子电池三元正极材料。专利CN103887489A在180℃条件下将石墨烯片溶于DMF溶液中,在搅拌条件下将DMF溶液滴加到制备的镍钴锰酸锂材料上,再将所得材料真空干燥,制备出了石墨烯包覆三元正极材料。综上来看,这些研究工作大多采用石墨烯直接与三元正极材料进行机械混合,制备石墨烯包覆三元正极材料。在制备过程中石墨烯极易发生相互团聚,难以均匀的包覆在正极材料的表面。由于石墨烯的团聚,导致石墨烯优异的电子导电性降低,对正极材料循环性能的提高也就丧失了作用。所以简化制备工艺,降低电极材料制备过程中石墨烯的团聚,探索大规模、低成本的生产工艺成为石墨烯包覆三元正极材料的研究方向。由于氧化石墨烯水溶性好,将氧化石墨烯和镍钴锰三元正极材料均匀分散于溶剂(水或无水乙醇)中,制备氧化石墨烯包覆镍钴锰三元正极,经过干燥、高温碳化,将氧化石墨烯还原为石墨烯,获得石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料,不仅可以使石墨烯均匀地包覆在三元正极表面,克服石墨烯的团聚问题,而且制备工艺简单,适合规模化生产。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明旨在提供一种包覆均匀,循环性能好的石墨烯包覆三元正极材料的制备方法,其主要解决现有技术存在的石墨烯包覆过程中的石墨烯团聚,包覆不均匀等问题。
本发明所用的技术方案:一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,具体步骤如下:
步骤(1)将一定质量的氧化石墨烯粉体超声溶于溶剂中,得到不同浓度的氧化石墨烯溶液;
步骤(2)将三元正极原料与氧化石墨烯溶液按一定比例充分混合均匀,然后对混合物进行干燥处理;
步骤(3)将步骤(2)干燥后的产物置于管式炉中,在惰性气氛下于600-1000℃温度范围内高温炭化1-3小时,得到石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料。
优选的,所述步骤(1)的氧化石墨烯层数为3-5层,粒径0.1-30um,厚度小于5nm。
优选的,所述步骤(1)的氧化石墨烯溶液浓度为:0.05-5mg/ml。
优选的,所述步骤(1)的溶剂为水、乙醇。
优选的,所述步骤(2)的三元正极材料为NCM111、NCM523、NCM811中的至少一种。
优选的,所述步骤(2)的氧化石墨烯与三元正极材料的质量比为(0.005-0.1):1。
优选的,所述步骤(3)中的惰性气氛为高纯氮气。
优选的,所述步骤(3)中的炭化温度为700-900℃。
本发明具有以下优点:
(1)本方法采用氧化石墨烯与三元正极材料混合,经过干燥、高温碳化,将氧化石墨烯还原为石墨烯,可以避免包覆过程中的石墨烯团聚问题。
(2)本方法采用具有柔性结构的石墨烯为包覆剂,将三元正极材料包覆起来形成“核壳”结构,提高了所制备样品的均匀性。
(3)本方法使用的石墨烯不仅起到了包覆剂的作用而且具有导电剂的作用,可以显著提高所制样品的大电流充放电性能。
(4)本方法所制备的样品具有“核壳”结构,缓冲了三元正极颗粒在充放电过程中的体积膨胀,大大提高了三元正极材料的循环稳定性能。
(5)本方法采用液相包覆法,具有工艺简单,成本低,无污染,对设备要求低,适合规模化生产。
附图说明
图1为发明实施案例1制备的石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的扫描电子显微镜图。
图2为发明实施案例1制备的石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料在0.2C电流密度下的循环性能曲线。
具体实施示例
下面以实施的方式对本发明做进一步的说明,但不构成对本发明的限制。
实施例1
将0.05g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM523)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发完后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.25%的镍钴锰三元正极材料。
将所得墨烯包覆镍钴锰三元正极材料组装电池,按样品:导电剂乙炔黑:聚偏氟乙烯=80:10:10的比例制备工作电极,金属锂片为参考电极,测试其循环性能。测试条件为25℃,电流密度0.2C,电压范围2.7-4.2V。
如附图2所示,所得墨烯包覆锂离子电池正极材料,在0.2C的电流密度下,可逆比容量为156.2mAh/g。在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为140.9mAh/g,容量保持率为90.2%。
实施例2
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM523)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的镍钴锰三元正极材料。在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为145.8mAh/g,容量保持率为93.2%。
实施例3
将1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM523)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为5%的镍钴锰三元正极材料,在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为148.1mAh/g,容量保持率为93.7%。
实施例4
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM111)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的镍钴锰三元正极(NCM111)材料,在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为138mAh/g,容量保持率为94.7%。
实施例5
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM811)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的镍钴锰三元正极(NCM811)材料,在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为174.8mAh/g,容量保持率为92%。
实施例6
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM111)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液采用抽滤干燥,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的镍钴锰三元正极(NCM111)材料。在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为138.4mAh/g,容量保持率为94.8%。
实施例7
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM111)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合采用喷雾干燥,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至700℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的镍钴锰三元正极(NCM111)材料。在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为140mAh/g,容量保持率为95.2%。
实施例8
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM523)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至800℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的镍钴锰三元正极(NCM523)材料,在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为147mAh/g,容量保持率为93.9%。
实施例9
将0.1g氧化石墨烯溶于25ml的水中,在超声搅拌下配成2mg/ml浓度的氧化石墨烯溶液,将配好的的氧化石墨烯溶液和10g三元正极(NCM523)加入到搅拌机中,调节搅拌转速为38r/min,搅拌1小时后,将混合液取出至托盘放置于鼓风烘箱中,设置温度为80℃,直至溶剂蒸发后取出,随后将干燥后的样品放入炭化炉中,在氮气气氛下,以1.5℃/min的升温速率升温至900℃保持1h,之后降温至室温,取出炭化后的样品,获得石墨烯包覆量为0.5%的三元正极材料,在0.2C的电流密度下,循环50次后,可逆比容量为146.3mAh/g,容量保持率为93.4%。
以上已对发明的部分实施进行了具体说明,但本发明并不限于上述所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下可作出同等的变型或替代,这些等同的变型或替代均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤(1)将一定质量的氧化石墨烯粉体超声溶于溶剂中,得到不同浓度的氧化石墨烯溶液;
步骤(2)将镍钴锰三元正极原料与氧化石墨烯溶液按一定比例充分混合均匀,然后对混合物进行干燥处理;
步骤(3)将步骤(2)干燥后的产物置于管式炉中,在惰性气氛下高温炭化1-3小时,得到石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的氧化石墨烯层数为3-5层,粒径0.1-30um,厚度小于5nm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述的氧化石墨烯溶液浓度为:0.05-5mg/mL。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中溶剂为水、乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于步骤(2)所述的三元材料为NCM111、NCM523、NCM811中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中所述的氧化石墨烯与三元正极材料的质量比为(0.005-0.1):1。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中所述的干燥方法为抽滤、蒸发、喷雾干燥中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法,其特征在于步骤(3)中所述炭化温度600-1000℃。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011228747.4A CN112331830A (zh) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | 一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011228747.4A CN112331830A (zh) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | 一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112331830A true CN112331830A (zh) | 2021-02-05 |
Family
ID=74315419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011228747.4A Pending CN112331830A (zh) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | 一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112331830A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113328075A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-31 | 北京化工大学 | 一种还原氧化石墨烯改性镍钴锰三元正极材料的制备方法 |
CN114744185A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种石墨烯包覆的三元材料及其制备方法与应用 |
CN114824214A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-29 | 广东墨睿科技有限公司 | 一种多层包覆高镍三元材料的制备方法 |
CN115148945A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-04 | 广东墨睿科技有限公司 | 一种高镍三元正极材料的改性方法 |
WO2023221090A1 (zh) * | 2022-05-20 | 2023-11-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池以及用电装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107403918A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-11-28 | 青岛大学 | 一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法 |
CN109119614A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-01 | 湖北文理学院 | 锂离子电池三元正极活性材料及其制备方法、正极材料、锂离子电池及其产品 |
-
2020
- 2020-11-06 CN CN202011228747.4A patent/CN112331830A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107403918A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-11-28 | 青岛大学 | 一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法 |
CN109119614A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-01 | 湖北文理学院 | 锂离子电池三元正极活性材料及其制备方法、正极材料、锂离子电池及其产品 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113328075A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-31 | 北京化工大学 | 一种还原氧化石墨烯改性镍钴锰三元正极材料的制备方法 |
CN114744185A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种石墨烯包覆的三元材料及其制备方法与应用 |
CN114824214A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-29 | 广东墨睿科技有限公司 | 一种多层包覆高镍三元材料的制备方法 |
WO2023221090A1 (zh) * | 2022-05-20 | 2023-11-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池以及用电装置 |
CN115148945A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-04 | 广东墨睿科技有限公司 | 一种高镍三元正极材料的改性方法 |
CN115148945B (zh) * | 2022-06-24 | 2023-03-07 | 广东墨睿科技有限公司 | 一种高镍三元正极材料的改性方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112331830A (zh) | 一种石墨烯包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法 | |
CN111244448A (zh) | 一种原位碳包覆的高倍率大尺寸普鲁士蓝类钠离子正极材料及其制备方法 | |
CN112952047B (zh) | 一种碳负载钒酸钾的制备方法及其在钾离子电池中的应用 | |
CN112456482A (zh) | 一种锂离子电池负极材料包覆改性方法 | |
CN111342023A (zh) | 一种正极材料及其制备方法和用途 | |
CN107482188B (zh) | 一种中空核壳结构复合材料及其制备方法与应用 | |
CN112186167A (zh) | 一种模板法包覆锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法 | |
CN113889595A (zh) | 一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法 | |
CN102157727B (zh) | 一种锂离子电池负极材料纳米MnO的制备方法 | |
CN113782718B (zh) | 一种高电压锂离子电池材料、锂离子电池及其制备方法 | |
CN113066988B (zh) | 一种负极极片及其制备方法和用途 | |
CN114447321A (zh) | 一种正极材料及包括该材料的正极片和电池 | |
CN114284476A (zh) | 一种碳复合钠离子电池正极材料的制备方法 | |
CN112018355B (zh) | 一种三维棒状钛酸钾材料的制备方法 | |
CN111952585A (zh) | 一种高压实密度的铷掺杂锂电池正极材料及其制备方法 | |
CN114792804B (zh) | 一种3d打印正极墨水及应用其的正极成型方法和应用 | |
CN115092962B (zh) | 一种二氧化钼/碳复合电极材料及其制备方法与应用 | |
CN115084468A (zh) | 一种嵌入型-转化型复合储镁正极活性材料及其制备方法和应用 | |
CN114520321A (zh) | 一种石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料及其制备方法和应用 | |
CN114094075A (zh) | 一种硒化铁-氧化铁纳米管/石墨烯气凝胶复合负极材料及其制备方法与应用 | |
CN109256537B (zh) | 一种改性镍钴铝三元正极材料及其制备方法 | |
CN111170294A (zh) | 一种低成本磷酸铁锂复合材料的制备方法 | |
CN115744979B (zh) | 一种原位制备碳纳米管复合钒酸钾的方法及其在金属离子电池中的应用 | |
CN113036114B (zh) | 一种纳米片花状氟氧磷酸钒钠电极材料及其制备方法和应用 | |
CN115611306B (zh) | 一种锂离子动力电池负极材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210205 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |