CN112599745B - 一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法 - Google Patents

一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法 Download PDF

Info

Publication number
CN112599745B
CN112599745B CN202011481251.8A CN202011481251A CN112599745B CN 112599745 B CN112599745 B CN 112599745B CN 202011481251 A CN202011481251 A CN 202011481251A CN 112599745 B CN112599745 B CN 112599745B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
cobalt
nico
lini
lithium
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.)
Active
Application number
CN202011481251.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112599745A (zh
Inventor
周仁超
黄卫兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhou Renchao
Original Assignee
Laiqioh Internet Technology Shenzhen Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laiqioh Internet Technology Shenzhen Co ltd filed Critical Laiqioh Internet Technology Shenzhen Co ltd
Priority to CN202011481251.8A priority Critical patent/CN112599745B/zh
Publication of CN112599745A publication Critical patent/CN112599745A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112599745B publication Critical patent/CN112599745B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域,且公开了一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,二维层状形貌的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2纳米片具有超高的比表面积,电化学脱锂、嵌锂的位点丰富,尿素的水解释放出氢氧根和碳酸根,与钴离子和镍离子相互作用,形成纳米针状结构,并且通过奥斯瓦尔德熟化过程,纳米针自组装形成纳米海胆状结构,形成纳米海胆状双金属碳酸盐氢氧化物前驱体,在高温热处理生成NiCo2O4的过程中,释放出二氧化碳和水蒸气,形成空心和介孔结构,得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片,NiCo2O4包覆作用有利于降低LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的容量衰减,提高正极材料的倍率性能,促进电子和锂离子的扩散和传输,降低电极的极化作用。

Description

一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体为一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法。
背景技术
锂离子电池是一种应用广泛的绿色充电电池,主要是通过锂离子在正极和负极之间移动来工作,具有能量密度大,平均输出电压高、工作温度范围宽、无记忆效应、循环性能稳定、充放电快速等优点,在便携式电子产品和电动汽车领域具有重要的应用,锂离子电池主要包括正极材料、负极材料、隔膜等组成,而正极材料的比重最大,对锂离子电池的性能影响也最大,因此改善正极材料的电化学性能,是提高锂离子电池综合性能的有效途径。
目前的锂离子电池正极材料主要有过渡金属氧化物,如钴酸锂、锰酸锂、镍钴铝酸锂等;聚阴离子化合物如氟硫酸铁锂、磷酸铁锂等;其中镍钴铝酸锂LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有较高的比容量,是一种极具发展潜力的锂离子电池正极材料,因此进一步提升LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料的实际比容量和倍率性能,降低其容量衰减,以满足工业发展的需求。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法,LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的具有优异的实际比容量和倍率性能。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,所述多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料制备方法包括以下步骤:
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,加热至180-200℃,反应20-40min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,匀速搅拌1-2h,加热至100-120℃,静置10-15h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至480-520℃,热处理4-6h,然后升温至720-760℃,保温煅烧8-12h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,搅拌1-2h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至110-130℃,反应5-8h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至420-480℃,保温热处理2-3h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料。
优选的,所述步骤(1)中的氯化镍、氯化钴和尿素的物质的量比为530-535:100:7200-7800。
优选的,所述步骤(1)中的微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶。
优选的,所述步骤(2)中的氯化铝、镍钴氢氧化物纳米片、氢氧化锂的质量比为10:82-85:23-26。
优选的,所述步骤(3)中的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴、硝酸镍和尿素的质量比为100:2-3.2:0.6-1:20-30。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比,本发明具备以下有益的技术效果:
该一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,通过微波反应,分别以氯化钴和氯化镍作为钴源和镍源,尿素水解产生的氢氧根作用下,制备得到纳米片状镍钴氢氧化物前驱体,进一步与氯化铝和氢氧化锂反应,得到具有二维层状形貌的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2纳米片结构,具有超高的比表面积,电化学脱锂、嵌锂的位点丰富。
该一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,在高温水热过程中,尿素的水解释放出氢氧根和碳酸根,与钴离子和镍离子相互作用,形成纳米针状结构,并且通过奥斯瓦尔德熟化过程,纳米针自组装形成纳米海胆状结构,形成纳米海胆状双金属碳酸盐氢氧化物前驱体,进一步通过高温热处理,在生成NiCo2O4的过程中,前驱体释放出二氧化碳和水蒸气,形成空心和介孔结构,从而形成海胆状多孔空心NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片,NiCo2O4包覆作用有利于降低LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的容量衰减,提高正极材料的倍率性能,同时NiCo2O4具有良好的电子导电率和离子扩散系数,独特的海胆状多孔空心结构可以促进电子的迁移,缩短锂离子的传输路径,加速锂离子的扩散,从而降低电极的极化作用,使多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料具有优异的实际比容量和倍率性能。
附图说明
图1是微波反应装置正面示意图;
图2是载物盘俯视。
1-微波反应装置;2-微波发射器;3-电机;4-旋转棒;5-旋转导轮;6-转动轮齿;7-载物盘;8-反应瓶。
具体实施方式
为实现上述目的,本发明提供如下具体实施方式和实施例:一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,制备方法包括以下步骤:
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、物质的量比为530-535:100:7200-7800的氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶,加热至180-200℃,反应20-40min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,三者质量比为10:82-85:23-26,匀速搅拌1-2h,加热至100-120℃,静置10-15h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至480-520℃,热处理4-6h,然后升温至720-760℃,保温煅烧8-12h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,四者质量比为100:2-3.2:0.6-1:20-30,搅拌1-2h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至110-130℃,反应5-8h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至420-480℃,保温热处理2-3h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料。
实施例1
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、物质的量比为530:100:7200的氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶,加热至180℃,反应20min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,三者质量比为10:82:23,匀速搅拌1h,加热至100℃,静置10h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至480℃,热处理4h,然后升温至720℃,保温煅烧8h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,四者质量比为100:2:0.6:20,搅拌1h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至110℃,反应5h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至420℃,保温热处理2h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料1。
实施例2
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、物质的量比为531:100:7400的氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶,加热至190℃,反应40min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,三者质量比为10:83:24,匀速搅拌2h,加热至110℃,静置12h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至500℃,热处理6h,然后升温至760℃,保温煅烧8h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,四者质量比为100:2.4:0.7:23,搅拌1.5h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至130℃,反应8h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至450℃,保温热处理3h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料2。
实施例3
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、物质的量比为533:100:7600的氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶,加热至190℃,反应30min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,三者质量比为10:84:25,匀速搅拌1.5h,加热至110℃,静置12h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至500℃,热处理5h,然后升温至740℃,保温煅烧10h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,四者质量比为100:2.8:0.85:27,搅拌1.5h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至120℃,反应6h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至450℃,保温热处理2.5h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料3。
实施例4
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、物质的量比为535:100:7800的氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶,加热至200℃,反应40min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,三者质量比为10:85:26,匀速搅拌2h,加热至120℃,静置15h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至520℃,热处理6h,然后升温至760℃,保温煅烧12h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,四者质量比为100:3.2:1:30,搅拌2h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至130℃,反应8h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至480℃,保温热处理3h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料4。
对比例1
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、物质的量比为528:100:7000的氯化镍、氯化钴和尿素,搅拌溶解后加入乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶,加热至180℃,反应40min,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,制备得到镍钴氢氧化物纳米片。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氯化铝和镍钴氢氧化物纳米片,搅拌均匀后加入氢氧化锂,三者质量比为10:80:22,匀速搅拌2h,加热至120℃,静置10h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至520℃,热处理4h,然后升温至760℃,保温煅烧8h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,四者质量比为100:1.6:0.5:16,搅拌2h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至110℃,反应8h,过滤除去溶剂,使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥,固体混合产物置于马弗炉中,升温至420℃,保温热处理3h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片。
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料对比1。
分别以实施例和对比例中多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料作为工作正极,以锂片作为工作负极,1mol/L的LiPF6+碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸二乙酯溶液作为电解液,Celgard2400膜作为隔膜,在氩气手套箱中组装成CR2025扣式电池,在CT2001A蓝电电池测试系统在进行电化学性能测试,测试标准为GB/T 34131-2017。
Figure BDA0002837643420000091

Claims (1)

1.一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)向蒸馏水溶剂中加入氯化镍、氯化钴、尿素和乙二醇溶剂,置于微波反应装置中,加热至180-200 ℃,反应20-40 min,制备得到镍钴氢氧化物纳米片;
(2)向乙醇溶剂中加入氯化铝、镍钴氢氧化物纳米片和氢氧化锂,匀速搅拌1-2 h,加热至100-120 ℃,静置10-15 h,将固体混合产物置于马弗炉中,升温至480-520 ℃,热处理4-6 h,然后升温至720-760 ℃,保温煅烧8-12 h,制备得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片;
(3)向蒸馏水溶剂中加入LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴和硝酸镍,超声分散均匀后加入尿素,搅拌1-2 h,将溶液转移进水热反应釜中,加热至110-130 ℃,反应5-8 h,固体混合产物置于马弗炉中,升温至420-480 ℃,保温热处理2-3 h,制备得到多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片;
(4)向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入多孔NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、导电炭黑和聚偏氟乙烯,质量比为8:1:1,搅拌均匀形成浆料,将浆料涂在铝箔表面,进行干燥、冲片机剪裁、压片机冲压,制备得到多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的锂离子电池正极材料;
所述步骤(1)中的氯化镍、氯化钴和尿素的物质的量比为530-535:100:7200-7800;
所述步骤(1)中的微波反应装置包括微波发射器,微波反应装置内部下方固定连接有电机,电机活动连接有旋转棒,旋转棒上方固定连接有旋转导轮,旋转导轮活动连接有转动轮齿,转动轮齿固定连接有载物盘,载物盘上方设置有反应瓶;
所述步骤(2)中的氯化铝、镍钴氢氧化物纳米片、氢氧化锂的质量比为10:82-85:23-26;
所述步骤(3)中的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片、硝酸钴、硝酸镍和尿素的质量比为100:2-3.2:0.6-1:20-30;
所述的一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,通过微波反应,分别以氯化钴和氯化镍作为钴源和镍源,尿素水解产生的氢氧根作用下,制备得到纳米片状镍钴氢氧化物前驱体,进一步与氯化铝和氢氧化锂反应,得到具有二维层状形貌的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2纳米片结构;
所述的一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料,在高温水热过程中,尿素的水解释放出氢氧根和碳酸根,与钴离子和镍离子相互作用,形成纳米针状结构,并且通过奥斯瓦尔德熟化过程,纳米针自组装形成纳米海胆状结构,形成纳米海胆状双金属碳酸盐氢氧化物前驱体,进一步通过高温热处理,在生成NiCo2O4的过程中,前驱体释放出二氧化碳和水蒸气,形成空心和介孔结构,从而形成海胆状多孔空心NiCo2O4包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2层状纳米片,NiCo2O4包覆作用有利于降低LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的容量衰减,提高正极材料的倍率性能,同时NiCo2O4具有良好的电子导电率和离子扩散系数,独特的海胆状多孔空心结构可以促进电子的迁移,缩短锂离子的传输路径,加速锂离子的扩散,从而降低电极的极化作用,使多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料具有优异的实际比容量和倍率性能。
CN202011481251.8A 2020-12-15 2020-12-15 一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法 Active CN112599745B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011481251.8A CN112599745B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011481251.8A CN112599745B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112599745A CN112599745A (zh) 2021-04-02
CN112599745B true CN112599745B (zh) 2022-03-01

Family

ID=75196205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011481251.8A Active CN112599745B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112599745B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108083348A (zh) * 2017-12-27 2018-05-29 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种壳核结构的三元正极材料前驱体
CN108807879A (zh) * 2018-05-16 2018-11-13 河南电池研究院有限公司 一种镍钴铝酸锂复合正极材料及其制备方法、锂离子电池
CN109659510A (zh) * 2018-11-13 2019-04-19 广东邦普循环科技有限公司 一种具有核壳结构的复合正极材料及其制备方法和应用
CN109650465B (zh) * 2018-12-25 2021-04-27 四川大学 一种镍钴双金属氢氧化物纳米片上花及其制备方法
CN110137457A (zh) * 2019-05-08 2019-08-16 贵州丕丕丕电子科技有限公司 一种包覆型锰酸锂正极材料、制备方法及锂离子电池
CN111554517A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 邓李金 一种氮掺杂多孔碳包覆纳米NiCo2O4的电极活性材料及其制法
CN111816867B (zh) * 2020-07-01 2022-11-18 广西壮族自治区分析测试研究中心 介孔结构海胆状NiCo2O4/立体构筑石墨烯微球复合材料的制备方法及应用
CN111863456B (zh) * 2020-07-21 2022-04-12 多助科技(武汉)有限公司 一种外壳形貌可控的中空结构的镍钴氧化物电极材料的制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN112599745A (zh) 2021-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102790217B (zh) 碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料及其制备方法
CN110416503B (zh) 一种软碳包覆磷酸钛钠介孔复合材料及其制备方法与应用
CN108321369B (zh) 一种可用于锂硫电池的大孔碳/氧化锌/硫复合材料及其制备方法与应用
CN109148859B (zh) 一种双碳层包覆氧化锰复合材料的制备方法
CN110429268A (zh) 一种改性硼掺杂富锂锰基正极材料及其制备方法与应用
CN108598394B (zh) 碳包覆磷酸钛锰钠微米球及其制备方法和应用
CN104577094A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN110589791A (zh) 一种锡掺杂焦磷酸钛的制备方法
CN108598439B (zh) 一种三氧化钨/石墨烯复合负极材料的制备方法
CN104466110A (zh) 一种高性能锂离子电池负极材料的制备方法
CN111477862A (zh) 一种碳包覆磷酸锰铁锂的锂离子电池正极材料及其制法
CN107445210B (zh) 一种高容量铁基锂离子电池正极材料α-LiFeO2的制备方法
CN112164781A (zh) 一种多孔SiO2包覆多壳层空心SnO2的锂离子电池负极材料
CN111994889A (zh) 磷酸钒钠钠离子电池正极材料及其制备方法
CN112599745B (zh) 一种多孔NiCo2O4包覆镍钴铝酸锂的正极材料及其制法
CN107452952B (zh) 一种铁酸镍与硅的复合材料及其制备方法和应用
CN112670511B (zh) 一种具有表层锂浓度梯度的ncm三元正极材料及其制备方法
CN116190576A (zh) 一种利用针状焦电极废屑制备锂电池负极片的方法
CN113479890B (zh) 一种硅基负极材料及其制备方法和应用
CN111740083B (zh) 一种碳包覆多孔Co3O4微球的锂离子电池负极材料及其制法
CN111086981B (zh) 一种生物质碳纳米片锂离子电池负极材料及制备方法
CN112201782B (zh) 一种磷化镍/碳/磷化镍复合材料及其制备方法和应用
CN113948687A (zh) 一种MOF基ZnO/ZnCo2O4/C复合材料的制备方法和应用
CN111883762A (zh) 一种石墨烯-纳米TiO2修饰多孔SnO2的钠离子电池负极材料
CN112614981A (zh) 锂离子电池用二维片状Fe3O4/C复合电极材料的制备方法

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
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhou Renchao

Inventor after: Huang Weibing

Inventor before: Huang Weibing

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220207

Address after: 518000 Room 101, building 3, HONGPAI Industrial Zone, Qiaotou community, Fuhai street, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong

Applicant after: Laiqioh Internet technology (Shenzhen) Co.,Ltd.

Address before: 314500 5th floor, building 4, No. 299, Hangfu Road, Chongfu Town, Tongxiang City, Jiaxing City, Zhejiang Province

Applicant before: Tongxiang Xinhao Technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240510

Address after: No. 153 Furong Street, Mawang Township, Nanbu County, Nanchong City, Sichuan Province, 637300

Patentee after: Zhou Renchao

Country or region after: China

Address before: 518000 Room 101, building 3, HONGPAI Industrial Zone, Qiaotou community, Fuhai street, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong

Patentee before: Laiqioh Internet technology (Shenzhen) Co.,Ltd.

Country or region before: China