[发明专利]氧化镍/第四周期过渡金属氧化物/石墨烯三元复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化镍/第四周期过渡金属氧化物/石墨烯三元复合电极材料及其制备方法，该电极材料的制备方法包括：将三元复合电极材料前驱体在惰性氛围下煅烧，以获得三元复合电极材料；其中，电极材料前驱体为第四周期过渡金属盐、镍盐、无机碱和氧化石墨烯的混合物经沉淀分离后的产物，第四周期过渡金属盐和镍盐经无机碱沉淀后形成的前驱体在惰性氛围下煅烧后可分别形成过渡金属氧化物和氧化镍。通过形成氧化镍、第四周期过渡金属氧化物和石墨烯复合的电极材料，提高了材料的充放电比容量，改善过渡金属氧化物的循环稳定性。此外，本发明方法简单易操作，能提高锂离子电池电极材料性能，降低锂离子电极材料制备成本，适合规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，具体而言，涉及一种氧化镍/第四周期过渡金属氧化物/石墨烯三元复合电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池，又称锂二次电池，具有诸如工作电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好，无公害，无记忆效应、自放电小、可快速充放电、工作温度范围广等特点，在便携式电子设备、电动汽车等领域应用广泛。过渡金属氧化物锂离子电池电极材料由于具有充放电比容量大、价格合理及环境友好等特点，也得到越来越多的关注。尽管过渡金属氧化物锂离子电池电极材料能获得可观的可逆容量，但其循环稳定性较差。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化镍/第四周期过渡金属氧化物/石墨烯三元复合电极材料及其制备方法，以改善上述问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种氧化镍/第四周期过渡金属氧化物/石墨烯三元复合电极材料的制备方法，其包括：

将三元复合电极材料前驱体在惰性氛围下煅烧，以获得所述三元复合电极材料；

其中，三元复合电极材料前驱体为多种原料的混合物经沉淀分离后的产物，多种原料包括第四周期过渡金属盐、镍盐、无机碱和氧化石墨烯，第四周期过渡金属盐和镍盐经无机碱沉淀后形成的前驱体在惰性氛围下煅烧后可分别形成过渡金属氧化物和氧化镍。

过渡金属氧化物锂离子电池电极材料由于具有充放电比容量大、价格合理及环境友好等特点，也得到越来越多的关注。过渡金属氧化物锂离子电池电极材料能获得可观的可逆容量，但其循环稳定性较差，因此，为了为了提高过渡金属氧化物锂离子电池电极材料的循环稳定性，同时也为了提高石墨烯电极材料的可逆容量，将石墨烯电极材料和过渡金属氧化物材料进行复合。本发明实施例复合有氧化镍和第四过渡金属氧化物的石墨烯复合电极材料能够获得较佳的充放电比容量和循环稳定性能。其原因可能在于，氧化镍和第四周期过渡金属氧化物的复合，使得在充放电循环过程中，不仅能够生成对于固态电解质胶状膜可逆分解过程具有催化活性Ni单质及Ni/M二元双金属纳米颗粒(M为第四周期过渡金属，例如，M＝Cr、Mn、Fe、Co、Zn)，而且能够释放并激活大量还原氧化石墨烯表面官能团的储锂位点，提高活性物质的利用率，获得较高的充放电比容量，进而能够有效改善锂离子电池电极材料性能。此外，本发明实施例方法简单易操作，可降低锂离子复合电极材料制备成本，适合规模化工业生产。