[发明专利]一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料，其特征在于，所述杂化磷酸盐开放框架材料均匀包覆于高镍正极材料表面，所述杂化磷酸盐开放框架材料的分子式为M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]，M为Li或K，N为K；所述高镍正极材料表面的杂化磷酸盐开放框架材料包覆层的厚度为30～80 nm；所述杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将磷酸、草酸、V₂O₅、以及碱金属氢氧化物MOH和NOH溶于去离子水中得到混合溶液，将混合溶液加入反应釜，升温至一定温度，进行水热反应，将所得反应物经水洗、固液分离和干燥后，得到杂化磷酸盐开放框架材料M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]；所述MOH为LiOH或KOH，NOH为KOH；

（2）将所得杂化磷酸盐开放框架材料分散于非水溶剂中，加入表面活性剂，进行持续搅拌，然后经固液分离和清洗后，即得改性的杂化磷酸盐开放框架材料；所述表面活性剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或多种；

（3）将改性的杂化磷酸盐开放框架材料分散均匀于非水溶剂中，加入高镍正极材料并进行持续搅拌，使改性的杂化磷酸盐开放框架材料均匀地包覆在高镍正极材料上，然后经固液分离、洗涤和干燥，即得杂化磷酸盐开放框架复合高镍正极材料；所述改性的杂化磷酸盐开放框架材料和高镍正极材料的质量比为2～10%。

2.一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将磷酸、草酸、V₂O₅、以及碱金属氢氧化物MOH和NOH溶于去离子水中得到混合溶液，将混合溶液加入反应釜，升温至一定温度，进行水热反应，将所得反应物经水洗、固液分离和干燥后，得到杂化磷酸盐开放框架材料M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]；所述MOH为LiOH或KOH，NOH为KOH；

（2）将所得杂化磷酸盐开放框架材料分散于非水溶剂中，加入表面活性剂，进行持续搅拌，然后经固液分离和清洗后，即得改性的杂化磷酸盐开放框架材料；所述表面活性剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或多种；

（3）将改性的杂化磷酸盐开放框架材料分散均匀于非水溶剂中，加入高镍正极材料并进行持续搅拌，使改性的杂化磷酸盐开放框架材料均匀地包覆在高镍正极材料上，然后经固液分离、洗涤和干燥，即得杂化磷酸盐开放框架复合高镍正极材料。

3.根据权利要求2所述的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述杂化磷酸盐开放框架材料、表面活性剂和非水溶剂的用量比为0.1～0.5g:5～20 mL:50～120mL。

4.根据权利要求2所述的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述混合溶液中，按摩尔比计，磷酸:草酸:V₂O₅:MOH和NOH总量为1～10:1～5:0.5～3:2～8。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述升温的速度为1～2℃/min；所述水热反应的温度为100～160℃；所述水热反应的时间为20～30h。

6.根据权利要求2～4任意一项所述的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述持续搅拌的时间为10～18h。

7.根据权利要求2～4任意一项所述的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述干燥的温度为40～60℃；

步骤（1）中，在将所得混合溶液加入反应釜前还包括对混合溶液进行超声处理。