锆酸锂包覆锂离子电池三元层状正极材料的制备方法_2

文档序号:9328941阅读:来源:国知局
将NiS04、CoS04、MnS04溶于50mL水中,使金属Ni离子、金属Co离子和金属Mn离子的总摩尔浓度为lmol/L,得到金属离子混合溶液。再配置Imol/L的H2C2O4溶液50mL,磁力搅拌下将H2C2O4S液加入金属离子混合溶液中,立即产生大量沉淀,搅拌2小时后,离心分离,分别用去离子水及无水乙醇清洗2次,置于80°C烘箱中干燥12小时,即得到草酸盐前驱体;
[0029](2) ZrO2包覆草酸盐前驱体的合成:称取上述得到的草酸盐前驱体500mg分散在1mL无水乙醇中,搅拌并超声分散。按照Zr: (Ni+Co+Mn) = 3:100的摩尔比例,加入浓度为10% wt的Zr(OC4H9)J^无水乙醇溶液,搅拌分散均匀。然后将混合液转入彻底干燥的聚四氟乙烯内衬的水热釜中,在180°C下处理5小时,自然冷却后,离心洗涤80°C干燥。
[0030](3)锆酸锂包覆 LiNia 333Coa333Mnll333O^制备:按照 100:111 或者 100:117 的摩尔配比将上述制备的草酸盐前驱体与L1H^H2O研磨混匀,置于马弗炉中,以5°C /min的升温速率,在800°C下处理12小时,自然冷却至室温后即可得到Li2ZrO3S Li 4Zr04包覆锂离子电池三元层状正极材料。
[0031]所得Li2ZrO3包覆三元层状正极材料表征:所得Li 2Zr03包覆三元层状正极材料经过X射线衍射仪分析可得为纯相,如图1a所示。在5C(1000mA/g)的放电电流密度下对Li2Zr03包覆的三元材料进行电池性能测试,充放电循环400圈,与未包覆的三元材料对比,如图2a所示。在0.1C, 0.2C,0.5C,1C, 2C,5C,1C放电电流密度下对电池倍率性能进行测试,结果如图3a所示。
[0032]所得Li4ZrO4包覆三元层状正极材料表征:所得Li 4Zr04包覆三元层状正极材料经过X射线衍射仪分析可得为纯相,如图1b所示。在5C(1000mA/g)的放电电流密度下对Li4Zr04包覆的三元材料进行电池性能测试,充放电循环400圈,与未包覆的三元材料对比,如图2b所示。在0.1C, 0.2C,0.5C,1C, 2C,5C,1C放电电流密度下对电池倍率性能进行测试,结果如图3b所不。
[0033]实施例二:
[0034](I)按照4:3:3的摩尔配比将NiS04、CoS04、MnS04溶于50mL水中,使金属Ni离子、金属Co离子和金属Mn离子的总摩尔浓度为lmol/L,得到金属离子混合溶液。再配置Imol/L的H2C2O4溶液50mL,磁力搅拌下将H2C2O4S液加入金属离子混合溶液中,立即产生大量沉淀,搅拌2小时后,离心分离,分别用去离子水及无水乙醇清洗2次,置于80°C烘箱中干燥12小时,即得到草酸盐前驱体;
[0035](2) ZrO2包覆草酸盐前驱体的合成:称取上述得到的草酸盐前驱体2g分散在25mL无水乙醇中加入50 μ L氨水搅拌并超声分散。按照Zr: (Ni+Co+Mn) = 3:100的摩尔比例,加入浓度为10% wt的Zr (OC4H9) 4的无水乙醇溶液,搅拌分散均匀。然后将该混合液在25°C下300转速下搅拌24小时,待反应完全后离心洗涤,将离心洗涤得到的沉淀物在80°C下干燥12小时,得到ZrO2包覆草酸盐前驱体;
[0036](3)错酸锂包覆LiNia4Coa3Mna3O2的制备:按照100:111或者100:117的摩尔配比将上述制备的草酸盐前驱体与L1H^H2O研磨混匀,置于马弗炉中,以5°C /min的升温速率,在800°C下处理12小时,自然冷却至室温后即可得到Li2ZrO3S Li 4Zr04包覆锂离子电池三元层状正极材料。
[0037]实施例三:
[0038](I)按照5:3:2的摩尔配比将NiS04、CoS04、MnS04溶于50mL水中,使金属Ni离子、金属Co离子和金属Mn离子的总摩尔浓度为lmol/L,得到金属离子混合溶液。再配置Imol/L的H2C2O4溶液50mL,磁力搅拌下将H2C2O4S液加入金属离子混合溶液中,立即产生大量沉淀,搅拌2小时后,离心分离,分别用去离子水及无水乙醇清洗2次,置于80度烘箱中干燥12小时,即得到草酸盐前驱体;
[0039](2) ZrO2包覆草酸盐前驱体的合成:称取上述得到的草酸盐前驱体500mg分散在1mL无水乙醇中,搅拌并超声分散。按照Zr: (Ni+Co+Mn) = 5:100的摩尔比例,加入浓度为10% wt的Zr(OC4H9)J^无水乙醇溶液,搅拌分散均匀。然后将混合液转入彻底干燥的聚四氟乙烯内衬的水热釜中,在180摄氏度下处理5小时,自然冷却后,离心洗涤80°C干燥。
[0040](3)锆酸锂包覆LiNi。。5Coa3M%202的制备:按照100:115或者100:125的摩尔配比将上述制备的草酸盐前驱体与L1H^H2O研磨混匀,置于马弗炉中,以5°C /min的升温速率,在850°C下处理12小时,自然冷却至室温后即可得到Li2ZrO3S Li 4Zr04包覆锂离子电池三元层状正极材料。
[0041]实施例四:
[0042](I)按照8:1:1的摩尔配比将NiS04、CoS04、MnS04溶于50mL水中,使金属Ni离子、金属Co离子和金属Mn离子的总摩尔浓度为lmol/L,得到金属离子混合溶液。再配置Imol/L的H2C2O4溶液50mL,磁力搅拌下将H2C2O4S液加入金属离子混合溶液中,立即产生大量沉淀,搅拌2小时后,离心分离,分别用去离子水及无水乙醇清洗2次,置于80°C烘箱中干燥12小时,即得到草酸盐前驱体;
[0043](2) ZrO2包覆草酸盐前驱体的合成:称取上述得到的草酸盐前驱体2g分散在25mL无水乙醇中加入100 μ L氨水搅拌并超声分散。按照Zr: (Ni+Co+Mn) = 5:100的摩尔比例,加入浓度为10% wt的Zr (OC4H9) 4的无水乙醇溶液,搅拌分散均匀。然后将该混合液在50°C下300转速下搅拌24小时,待反应完全后离心洗涤,将离心洗涤得到的沉淀物在80°C下干燥12小时,得到ZrO2包覆草酸盐前驱体;
[0044](3)锆酸锂包覆LiNiasCoa^na12的制备:按照100:115或者100:125的摩尔配比将上述制备的草酸盐前驱体与L1H^H2O研磨混匀,置于马弗炉中,以5°C /min的升温速率,在850°C下处理12小时,自然冷却至室温后即可得到Li2ZrO3S Li 4Zr04包覆锂离子电池三元层状正极材料。
[0045]实施例五:
[0046](I)按照1:1:1的摩尔配比将NiS04、CoS04、MnS04溶于50mL水中,使金属Ni离子、金属Co离子和金属Mn离子的总摩尔浓度为lmol/L,得到金属离子混合溶液。再配置Imol/L的H2C2O4溶液50mL,磁力搅拌下将H2C2O4S液加入金属离子混合溶液中,立即产生大量沉淀,搅拌2小时后,离心分离,分别用去离子水及无水乙醇清洗2次,置于80°C烘箱中干燥12小时,即得到草酸盐前驱体;
[0047](2) ZrO2包覆草酸盐前驱体的合成:称取上述得到的草酸盐前驱体500mg分散在1mL无水乙醇中,搅拌并超声分散。按照Zr: (Ni+Co+Mn) = 1:100的摩尔比例,加入浓度为10% wt的Zr(OC4H9)J^无水乙醇溶液,搅拌分散均匀。然后将混合液转入彻底干燥的聚四氟乙烯内衬的水热釜中,在180°C下处理5小时,自然冷却后,离心洗涤80度干燥。
[0048](3)锆酸锂包覆 LiNia 333Coa333Mnll333O^制备:按照 100:107 或者 100:109 的摩尔配比将上述制备的草酸盐前驱体与L1H^H2O研磨混匀,置于马弗炉中,以5°C /min的升温速率,在800°C下处理12小时,自然冷却至室温后即可得到Li2ZrO3S Li 4Zr04包覆锂离子电池三元层状正极材料。
[0049]实施例六:
[0050](I)按照4:3:3的摩尔配比将NiS04、CoS04、MnS04溶于50mL水中,使金属Ni离子、金属Co离子和金属Mn离子的总摩尔浓度为lmol/L,得到金属离子混合溶液。再配置Imol/L的H2C2O4溶液50mL,磁力搅拌下将H2C2O4S液加入金属离子混合溶液中,立即产生大量沉淀,搅拌2小时后,离心分离,分别用去离子水及无水乙醇清洗2次,置于80°C烘箱中干燥12小时,即得到草酸盐前驱体;
[0051 ] (2) ZrO2包覆草酸盐前驱体的合成:称取上述得到的草酸盐前驱体2g分散在25mL无水乙醇中加入0.5m
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