[发明专利]一种镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料，该材料为镍钴锰复合氧化物或包覆碳的镍钴锰复合氧化物，镍钴锰复合氧化物的分子式为Ni_xMn_yCo_zO_4±δ，其中，镍：钴：锰摩尔数为0.025≤x≤0.95、0.025≤y≤0.95、0.025≤z≤1.2，0≤δ≤1。该材料具有倍率性能好、安全性高的优点。本发明还公开了该镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料的制备方法及其应用。

技术领域

本发明涉及一种镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着便携式电子设备的小型化和电动汽车的快速发展，人们对于锂离子电池容量的要求也日益提高。目前商业化的碳材料、硅、锡金属及金属合金等通过制备核壳结构材料、表面包覆、掺杂改性等措施仍不能满足大规模高容量、小体积锂离子电池的要求，且上述材料在脱嵌锂循环过程中发生体积变化，致使充放电循环后电极材料颗粒之间及其与集流体之间接触不良，形成“孤岛”效应。“孤岛”效应会导致电极材料、导电剂炭黑和集流体之间的导电网络被破坏和电阻增加，电池的循环性能下降，同时碳材料表面会产生锂枝晶，会刺破隔膜造成正负极短路，严重时导致电池爆炸、起火。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倍率性能好、安全性高的镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料。

镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料的分子式为，其中，镍：钴：锰摩尔数为0.025≤x≤0.95、0.025≤y≤0.95、0.025≤z≤1.2、0≤δ≤1，该材料的制备方法如下：

以镍盐、钴盐、锰盐的混合物、镍钴锰复合氢氧化物、镍钴锰复合羟基氧化物、镍钴锰复合羰基化合物、镍钴锰复合碳酸盐以及镍钴锰复合氢氧化物、镍钴锰复合羟基氧化物、镍钴锰复合碳酸盐和镍钴锰复合羰基化合物中的两种或多种化合物的混合物为原料，在氩气、氮气或空气气氛下，经两段煅烧后，随炉冷却，得到烟灰色的镍钴锰复合氧化物粉末。

镍钴锰复合氧化物锂离子电池负极材料为包覆碳的镍钴锰复合氧化物，所述镍钴锰复合氧化物的分子式为，其中，镍：钴：锰摩尔数为0.025≤x≤0.95、0.025≤y≤0.95、0.025≤z≤1.2、0≤δ≤1，该材料的制备方法如下：

1）以镍盐、钴盐、锰盐的混合物、镍钴锰复合氢氧化物、镍钴锰复合羟基氧化物、镍钴锰复合碳酸盐、镍钴锰复合羰基化合物以及镍钴锰复合氢氧化物、镍钴锰复合碳酸盐、镍钴锰复合羟基氧化物和镍钴锰复合羰基化合物中的两种或多种化合物的混合物为原料，在氩气、氮气或空气气氛下，经两段煅烧后，随炉冷却，得到烟灰色的镍钴锰复合氧化物粉末；

2）将镍钴锰复合氧化物粉末与带正电的修饰剂混合后，倒入无水乙醇中，在60～80℃下搅拌回流8～20 h，过滤，高纯水洗涤6～8次后，60～100℃烘干，得到黑色粉末；

3）将步骤2）所得黑色粉末倒入质量为其10～20倍的水中，加入碳材料后，搅拌0.5～4h，过滤、烘干，得到黑色包覆碳的镍钴锰复合氧化物。

所述镍盐为碳酸镍、羰基镍、草酸镍、乙酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、硫酸镍、磷酸镍、溴化镍、碘化镍中的一种或多种混合物。

所述钴盐为碳酸钴、羰基钴、草酸钴、乙酸钴、硝酸钴、氯化钴、醋酸钴、硫酸钴、磷酸钴、溴化钴、碘化钴中的一种或多种混合物。

所述锰盐为碳酸锰、羰基锰、草酸锰、乙酸锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、磷酸锰、溴化锰、碘化锰中的一种或多种混合物。