本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，特別是涉及一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鋰離子二次電池作為高比能量化學(xué)電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動通訊、筆記本電腦、攝像機、照相機、便攜式儀器儀表等領(lǐng)域，迅速發(fā)展成為目前最重要的二次電池之一。鋰離子電池作為最新一代的綠色高能蓄電池，于20世紀90年代初迅速發(fā)展起來，鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點倍受青睞。

由于三元材料lini1-x-ycoxalyo2（0<x<1,0<y<1）具有優(yōu)于磷酸亞鐵鋰和鈷酸鋰的特性，并且根據(jù)調(diào)節(jié)鎳、鈷、鋁的比例，可以制備出不同性能的三元電極材料。lini1-x-ycoxalyo2（0<x<1,0<y<1）改善了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、提高了材料的充放電循環(huán)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性，最大程度上發(fā)揮了其優(yōu)異的電化學(xué)性能。該材料被日本企業(yè)壟斷，松下和索尼是鎳鈷鋁（nca）的主要供應(yīng)商，特斯拉的成功帶動了世人對nca材料的關(guān)注。

本發(fā)明提供一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁的制備方法，本發(fā)明通過水熱法利用鋁箔原位生長制備三維的花狀nca三元材料。三維花狀結(jié)構(gòu)的nca材料具有較大的比表面積，能夠與電解液充分接觸，進而可以提高材料的電化學(xué)性能。并且制備方法簡單，工藝條件容易實現(xiàn)，能量消耗低，且制備無污染。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁及制備方法和應(yīng)用。

一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

（1）剪切0.11～0.185mmol1cm×1cm的鋁箔，清洗干燥后置于100ml的反應(yīng)釜底部；

（2）將氫氧化鋰、鎳鹽、鈷鹽溶液和質(zhì)量百分比為10%～30%的雙氧水混合，其中氫氧化鋰、鎳鹽、鈷鹽和反應(yīng)的鋁箔的摩爾比為1：1-x-y：x：y，其中0<x<1,0<y<1，常溫條件下磁力攪拌15～30min，然后轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，110～130℃反應(yīng)3～5h；

（3）降至室溫后，將沉淀物真空抽濾，然后用水和乙醇洗滌數(shù)次，然后真空烘箱60～80℃干燥10～15h；

（4）將上述沉淀物在500～700℃溫度下煅燒3～5h，得到鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁。

所述的鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳或草酸鎳中的一種或其組合。

所述的鈷鹽為硝酸鈷、醋酸鈷或草酸鈷中的一種或其組合。

一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。

一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁作為正極材料的應(yīng)用。

有益效果：

本發(fā)明提供一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁的制備方法，本發(fā)明通過水熱法利用鋁箔原位生長制備三維的花狀nca三元材料。三維花狀結(jié)構(gòu)的nca材料具有較大的比表面積，能夠與電解液充分接觸，進而可以提高材料的電化學(xué)性能。并且制備方法簡單，工藝條件容易實現(xiàn)，能量消耗低，且制備無污染。

本發(fā)明通過水熱法利用鋁箔原位生長制備三維的花狀nca三元材料。三維花狀結(jié)構(gòu)的nca材料具有較大的比表面積，能夠與電解液充分接觸，進而可以提高材料的電化學(xué)性能。首次放電比容量為207mah/g，第二次放電比容量為184mah/g，經(jīng)過50次循環(huán)放電比容量為175mah/g，與第二次放電比容量相比，容量保持率為95.1%。

附圖說明

圖1為實施例1三維花狀結(jié)構(gòu)lini0.8co0.15al0.05o2材料的電化學(xué)倍率性能圖。

圖2為實施例2三維花狀結(jié)構(gòu)lini0.8c0.12al0.08o2材料的循環(huán)壽命圖。

具體實施方式

本發(fā)明通過下面具體實例進行詳細的描述，但是本發(fā)明的保護范圍不受限于這些實施例子。

實施例一：

剪切0.11mmol1cm×1cm的鋁箔，清洗干燥后置于100ml的反應(yīng)釜底部；將氫氧化鋰、硝酸鎳、硝酸鈷溶液和質(zhì)量百分比為10%的雙氧水混合，其中氫氧化鋰、硝酸鎳、硝酸鈷和反應(yīng)的鋁箔的摩爾比為1mmol：0.8mmol：0.15mmol：0..05mmol，常溫條件下磁力攪拌15min，然后轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，110℃反應(yīng)5h；降至室溫后，將沉淀物真空抽濾，然后用水和乙醇洗滌數(shù)次，然后真空烘箱80℃干燥10h；將上述沉淀物在500℃溫度下煅燒5h，得花狀的三元lini0.8co0.15al0.05o2材料。圖1是花狀結(jié)構(gòu)lini0.8co0.15al0.05o2材料的倍率性能圖，0.1c放電比容量為190mah/g，0.5c放電比容量為170mah/g左右，10c放電比容量約為55mah/g。

實施例二：

剪切0.15mmol1cm×1cm的鋁箔，清洗干燥后置于100ml的反應(yīng)釜底部；將氫氧化鋰、硝酸鎳、硝酸鈷溶液和質(zhì)量百分比為20%的雙氧水混合，其中氫氧化鋰、硝酸鎳、硝酸鈷和反應(yīng)的鋁箔的摩爾比為1mmol：0.8mmol：0.12mmol：0..08mmol，常溫條件下磁力攪拌20min，然后轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，130℃反應(yīng)3h；降至室溫后，將沉淀物真空抽濾，然后用水和乙醇洗滌數(shù)次，然后真空烘箱80℃干燥10h；將上述沉淀物在600℃溫度下煅燒3h，得花狀的三元lini0.8co0.12al0.08o2材料。圖2是三維花狀結(jié)構(gòu)lini0.8co0.12al0.08o2材料的循環(huán)壽命圖。首次放電比容量為207mah/g，第二次放電比容量為184mah/g，經(jīng)過50次循環(huán)放電比容量為175mah/g，與第二次放電比容量相比，容量保持率為95.1%。

實施例三：

剪切0.185mmol1cm×1cm的鋁箔，清洗干燥后置于100ml的反應(yīng)釜底部；將氫氧化鋰、醋酸鎳、醋酸鈷溶液和質(zhì)量百分比為30%的雙氧水混合，其中氫氧化鋰、醋酸鎳、醋酸鈷和反應(yīng)的鋁箔的摩爾比為1mmol：0.8mmol：0.1mmol：0.1mmol，常溫條件下磁力攪拌30min，然后轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，130℃反應(yīng)3h；降至室溫后，將沉淀物真空抽濾，然后用水和乙醇洗滌數(shù)次，然后真空烘箱80℃干燥10h；將上述沉淀物在700℃溫度下煅燒3h，得花狀的三元lini0.8co0.1al0.1o2材料。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁及制備方法和應(yīng)用，鋁箔，清洗干燥后置于反應(yīng)釜底部，將氫氧化鋰、鎳鹽、鈷鹽溶液和雙氧水混合，常溫條件下磁力攪拌，然后轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，110～130℃反應(yīng)3～5?h；降至室溫后，將沉淀物真空抽濾，洗滌干燥，煅燒得到鋁箔原位生長的三元正極材料鎳鈷鋁。三維花狀結(jié)構(gòu)的NCA材料具有較大的比表面積，能夠與電解液充分接觸，進而可以提高材料的電化學(xué)性能。首次放電比容量為207?mAh/g，第二次放電比容量為184?mAh/g，經(jīng)過50次循環(huán)放電比容量為175?mAh/g，與第二次放電比容量相比，容量保持率為95.1%。并且制備方法簡單，工藝條件容易實現(xiàn)，能量消耗低，且制備無污染。

技術(shù)研發(fā)人員：何丹農(nóng);吳曉燕;段磊;李敏;金彩虹
受保護的技術(shù)使用者：上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.19
技術(shù)公布日：2017.10.17