[发明专利]一种合成动力型、纳米纤维的三元材料及其制备方法

权利要求书

1.一种合成动力型、纳米纤维的三元材料，其特征在于，所述三元材料的分子式为LiNi_1/3Co_1/3-xM_xMn_1/3O₂，其中x为0＜x≤0.05；其中掺杂金属M为Mg、Al、Cr和Ti中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的三元材料，其特征在于，所述三元材料通过将前驱体溶液进行静电纺丝得到一维的纳米纤维、并进行煅烧制得。

3.一种根据权利要求1或2所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在无水乙醇中加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌形成聚合物溶液，并在去离子水中加入锂源、镍源、钴源、锰源和掺杂金属源、溶解后形成混合盐水溶液，将所述聚合物溶液和所述混合盐水溶液进行混合搅拌形成前驱体溶液，该前驱体溶液经过静电纺丝得到一维的纳米纤维，煅烧后得到动力型LiNi_1/3Co_1/3-xM_xMn_1/3O₂纳米纤维。

4.根据权利要求3所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液中，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量分数为9.9～12.34％。

5.根据权利要求3或4所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液的形成为：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到无水乙醇中在温度为20～30℃下磁力搅拌搅拌8～15h。

6.根据权利要求3所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述混合盐水溶液中，镍源的浓度为0.125～0.315mol/L，其中，钴源和掺杂金属源的浓度之和、镍源以及锰源的浓度三者数值相等，锂源的浓度为镍源、钴源、锰源和掺杂金属源的总和的1～1.1倍。

7.根据权利要求3或6所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述混合盐水溶液的形成为：锂源、镍源、钴源、锰源和掺杂金属源加入去离子水中在温度为20～30℃下超声分散10～30min，使其充分溶解。

8.根据权利要求3-7任一所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中，所述聚合物溶液与所述混合盐水溶液的体积比的数值范围为1～3，将混合盐水溶液加入聚合物溶液中在温度为20～30℃下磁力搅拌3～8h形成。

9.根据权利要求3-8任一所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述锂源为乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或几种；所述镍源为乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或几种；所述钴源为乙酸钴、硝酸钴、硫酸钴和氯化钴中的一种或几种；所述掺杂金属源为其可溶性的乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐和氯化盐中的一种或几种；所述锰源为乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰和氯化锰中的一种或几种。

10.根据权利要求3-9任一所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝工艺的参数为：不锈钢针头孔径为0.5mm，注液速度为5～10ml/h，电压为-20～-30KV，针头与接收装置之间的距离为8～15cm。

11.根据权利要求3-10任一所述的三元材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧工艺为：以0.5～1℃/min的速度升温到450～550℃，保温4～6h，再以0.5～1℃/min的速度升温到600～800℃，保温6～12h。

12.根据权利要求3-11任一所述的三元材料的制备方法，其特征在于，优选地，静电纺丝得到的纳米纤维在真空干燥箱中以80-90℃的温度干燥3-8h后再进行煅烧。