本发明涉及环保材料领域，特别涉及一种环保锂电池正极材料的制备方法。
背景技术：
因为金属锂质量密度小，能量密度大，氧化还原电位低，锂电池是一种很有前途的储能器件。锂电池的研究始于20世纪60年代，人们发现插入型反应可来储能，所谓插入反应是指离子或分子能可逆的嵌入或脱出晶体的晶格而不明显改变晶体的结构。这种概念的提出为锂离子电池的发展做出巨大贡献，到目前为止所有锂离子电池仍然基于这种理念来制造。1972年，Exxon开展了以TiS2为正极，Li金属为负极，LiClO4溶解于二氧五环液体为电解液的研究。但是，锂枝晶的出现将导致电池的损坏。为寻找可替代的材料，1976年，有研究人员提出使用石墨来做负极，锂离子将以离子形式存在，这很好的解决了形成锂枝晶的问题。于此同时，80年代开始，古迪纳夫首次提出使用LiCoO2做锂充电电池的正极材料。然后，1991年索尼公司首次成功的实现了锂离子电池的商品化。自此以后，锂离子的化学原理没有更大的改变。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种环保锂电池正极材料的制备方法，从而克服现有技术的缺点。
本发明提供了一种环保锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括：
提供Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉；
混合Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉，得到第一混合粉末，并对第一混合粉末进行第一球磨，得到经过球磨的第一混合粉末；
将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，得到第二混合粉末；
对第二混合粉末进行第二球磨；
对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末；
对第三混合粉末进行第三球磨；
对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，得到第四混合粉末，其中，活化处理具体工艺为：在空气气氛中，将第四混合粉末升温至150-180℃，并保温20-30min；
对第四混合粉末进行煅烧，得到正极粉末材料；
提供聚氨酯树脂海绵；
将正极粉末材料加入无水乙醇，并搅拌均匀，得到静电喷涂溶液其中，在所述静电喷涂溶液中，所述正极材料粉末的浓度为20-30wt％；
利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层；
对正极材料层进行第三热处理。
优选地，上述技术方案中，在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：(0.03-0.05)：(0.03-0.05)：0.5：0.85-0.95，其中，炭黑粉的质量是Mn粉质量的3-4倍。
优选地，上述技术方案中，对第一混合粉末进行第一球磨的具体为工艺为：球磨速度为300-400r/min，球磨时间为3-4h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为10:1-15:1。
优选地，上述技术方案中，将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为400-500℃，热处理时间为3-4h。
优选地，上述技术方案中，对第二混合粉末进行第二球磨的具体为工艺为：球磨速度为600-700r/min，球磨时间为5-6h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为15:1-20:1。
优选地，上述技术方案中，对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理的具体为工艺为：热处理气氛为空气气氛，热处理温度为500-600℃，热处理时间为3-4h。
优选地，上述技术方案中，对第三混合粉末进行第三球磨的具体为工艺为：球磨速度为800-1000r/min，球磨时间为7-8h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为15:1-20:1。
优选地，上述技术方案中，对第四混合粉末进行煅烧的具体为工艺为：煅烧气氛为氩气气氛，煅烧温度为700-750℃，煅烧时间为25-30h。
优选地，上述技术方案中，利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为10-15kV，喷雾流量为1-1.5mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为5-8cm，喷涂时间为7-10h。
优选地，上述技术方案中，对正极材料层进行第三热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为1030-1080℃，热处理时间为2-3h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：锂离子电池是一类非常重要的储能材料，提高锂离子电池的性能对于发展新能源产业具有至关重要的作用。对于手机电池等应用领域，提高电池耐用性以及能量密度是重点研究方向，而对于一些可穿戴设备，如何将锂离子电池整合到可穿戴设备中则是一个非常重要的课题。目前现有技术中，由于电池体积的限制，可穿戴设备都是一些低复杂度、低功耗的设备，这导致实现万物互联的困难，如果想以低成本实现万物互联，则必须提高可穿戴设备的运行功率，这就需要增大电池体积，而由于目前的锂电池都是刚性固体结构，所以增加电池体积是不可行的。为此，开发柔性锂电池材料对于实现某些技术设想是非常必要的。本申请提出了一种可以实用的柔性锂电池正极材料。本申请通过新的工艺，生产了一种能量密度高，电池容量足以保证可穿戴设备正常运行相当长时间的正极材料。本申请的工艺具有如下特点：1、通过不断增加球磨能量，并辅以适当的热处理，逐步粉碎、合金化金属粉末，使得合金混合更均匀、合金相组成更均匀，提高了电池的能量密度。2、创新性的使用静电喷涂方法将正极材料喷涂到柔性基体上，以一种简单易行的方法，实现了柔性电池正极材料的制备。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的方法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1是根据本发明的一个实施例的方法流程图。如图所示，本发明的环保锂电池正极材料的制备方法包括：
步骤101：提供Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉；
步骤102：混合Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉，得到第一混合粉末，并对第一混合粉末进行第一球磨，得到经过球磨的第一混合粉末；
步骤103：将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，得到第二混合粉末；
步骤104：对第二混合粉末进行第二球磨；
步骤105：对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末；
步骤106：对第三混合粉末进行第三球磨；
步骤107：对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，得到第四混合粉末，其中，活化处理具体工艺为：在空气气氛中，将第四混合粉末升温至150-180℃，并保温20-30min；
步骤108：对第四混合粉末进行煅烧，得到正极粉末材料；
步骤109：提供聚氨酯树脂海绵；
步骤110：将正极粉末材料加入无水乙醇，并搅拌均匀，得到静电喷涂溶液，其中，在所述静电喷涂溶液中，所述正极材料粉末的浓度为20-30wt％；
步骤111：利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层；
步骤112：对正极材料层进行第三热处理。
实施例1
环保锂电池正极材料的制备方法包括：提供Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉；混合Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉，得到第一混合粉末，并对第一混合粉末进行第一球磨，得到经过球磨的第一混合粉末；将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第二球磨；对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行第三球磨；对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，得到第四混合粉末，其中，活化处理具体工艺为：在空气气氛中，将第四混合粉末升温至150℃，并保温20min；对第四混合粉末进行煅烧，得到正极粉末材料；提供聚氨酯树脂海绵；将正极粉末材料加入无水乙醇，并搅拌均匀，得到静电喷涂溶液，其中，在所述静电喷涂溶液中，所述正极材料粉末的浓度为20wt％；利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层；对正极材料层进行第三热处理。在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：0.03：0.03：0.5：0.85，其中，炭黑粉的质量是Mn粉质量的3倍。对第一混合粉末进行第一球磨的具体为工艺为：球磨速度为300r/min，球磨时间为3h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为10:1。将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为400℃，热处理时间为3h。对第二混合粉末进行第二球磨的具体为工艺为：球磨速度为600r/min，球磨时间为5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为15:1。对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理的具体为工艺为：热处理气氛为空气气氛，热处理温度为500℃，热处理时间为3h。对第三混合粉末进行第三球磨的具体为工艺为：球磨速度为800r/min，球磨时间为7h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为15:1。对第四混合粉末进行煅烧的具体为工艺为：煅烧气氛为氩气气氛，煅烧温度为700℃，煅烧时间为25h。利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为10kV，喷雾流量为1mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为5cm，喷涂时间为7h。对正极材料层进行第三热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为1030℃，热处理时间为2h。
实施例2
环保锂电池正极材料的制备方法包括：提供Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉；混合Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉，得到第一混合粉末，并对第一混合粉末进行第一球磨，得到经过球磨的第一混合粉末；将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第二球磨；对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行第三球磨；对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，得到第四混合粉末，其中，活化处理具体工艺为：在空气气氛中，将第四混合粉末升温至180℃，并保温30min；对第四混合粉末进行煅烧，得到正极粉末材料；提供聚氨酯树脂海绵；将正极粉末材料加入无水乙醇，并搅拌均匀，得到静电喷涂溶液，其中，在所述静电喷涂溶液中，所述正极材料粉末的浓度为30wt％；利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层；对正极材料层进行第三热处理。在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：0.05：0.05：0.5：0.95，其中，炭黑粉的质量是Mn粉质量的4倍。对第一混合粉末进行第一球磨的具体为工艺为：球磨速度为400r/min，球磨时间为4h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为15:1。将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为500℃，热处理时间为4h。对第二混合粉末进行第二球磨的具体为工艺为：球磨速度为700r/min，球磨时间为6h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为20:1。对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理的具体为工艺为：热处理气氛为空气气氛，热处理温度为600℃，热处理时间为4h。对第三混合粉末进行第三球磨的具体为工艺为：球磨速度为1000r/min，球磨时间为8h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为20:1。对第四混合粉末进行煅烧的具体为工艺为：煅烧气氛为氩气气氛，煅烧温度为750℃，煅烧时间为30h。利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为15kV，喷雾流量为1.5mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为8cm，喷涂时间为10h。对正极材料层进行第三热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为1080℃，热处理时间为3h。
实施例3
环保锂电池正极材料的制备方法包括：提供Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉；混合Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉，得到第一混合粉末，并对第一混合粉末进行第一球磨，得到经过球磨的第一混合粉末；将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第二球磨；对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行第三球磨；对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，得到第四混合粉末，其中，活化处理具体工艺为：在空气气氛中，将第四混合粉末升温至160℃，并保温25min；对第四混合粉末进行煅烧，得到正极粉末材料；提供聚氨酯树脂海绵；将正极粉末材料加入无水乙醇，并搅拌均匀，得到静电喷涂溶液，其中，在所述静电喷涂溶液中，所述正极材料粉末的浓度为22wt％；利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层；对正极材料层进行第三热处理。在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：0.04：0.04：0.5：0.9，其中，炭黑粉的质量是Mn粉质量的3.5倍。对第一混合粉末进行第一球磨的具体为工艺为：球磨速度为320r/min，球磨时间为3.5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为11:1。将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为420℃，热处理时间为3.5h。对第二混合粉末进行第二球磨的具体为工艺为：球磨速度为620r/min，球磨时间为5.5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为16:1。对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理的具体为工艺为：热处理气氛为空气气氛，热处理温度为520℃，热处理时间为3.5h。对第三混合粉末进行第三球磨的具体为工艺为：球磨速度为820r/min，球磨时间为7.5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为16:1。对第四混合粉末进行煅烧的具体为工艺为：煅烧气氛为氩气气氛，煅烧温度为710℃，煅烧时间为26h。利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为11kV，喷雾流量为1.1mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为6cm，喷涂时间为8h。对正极材料层进行第三热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为1040℃，热处理时间为2.5。
实施例4
环保锂电池正极材料的制备方法包括：提供Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉；混合Cu粉、Ni粉、Li2O、Mn粉以及炭黑粉，得到第一混合粉末，并对第一混合粉末进行第一球磨，得到经过球磨的第一混合粉末；将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第二球磨；对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行第三球磨；对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，得到第四混合粉末，其中，活化处理具体工艺为：在空气气氛中，将第四混合粉末升温至170℃，并保温25min；对第四混合粉末进行煅烧，得到正极粉末材料；提供聚氨酯树脂海绵；将正极粉末材料加入无水乙醇，并搅拌均匀，得到静电喷涂溶液，其中，在所述静电喷涂溶液中，所述正极材料粉末的浓度为25wt％；利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层；对正极材料层进行第三热处理。在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：0.04：0.04：0.5：0.9，其中，炭黑粉的质量是Mn粉质量的3.5倍。对第一混合粉末进行第一球磨的具体为工艺为：球磨速度为350r/min，球磨时间为3.5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为12:1。将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为450℃，热处理时间为3.5h。对第二混合粉末进行第二球磨的具体为工艺为：球磨速度为650r/min，球磨时间为5.5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为17:1。对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理的具体为工艺为：热处理气氛为空气气氛，热处理温度为550℃，热处理时间为3.5h。对第三混合粉末进行第三球磨的具体为工艺为：球磨速度为900r/min，球磨时间为7.5h，球磨气氛为氩气气氛，球料比为17:1。对第四混合粉末进行煅烧的具体为工艺为：煅烧气氛为氩气气氛，煅烧温度为720℃，煅烧时间为28h。利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为13kV，喷雾流量为1.3mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为7cm，喷涂时间为8h。对正极材料层进行第三热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为1060℃，热处理时间为2.5h。
在进行实验之前，首先提供通过上述实施例1-4之一所述方法制备的带有树脂海绵基板的正极材料，然后通过静电喷涂的方式在正极材料上喷涂导电剂(其中，导电剂也溶于无水乙醇，浓度为30-40wt％，喷涂工艺可以与喷涂正极材料工艺相同)，然后在喷涂导电剂的复合材料上用粘结剂黏贴铝箔，然后高温烘干，得到锂离子电池正电极。然后可以用本领域公知的方法组装锂电池，然后进行测试。测试包括首次充电容量，100次循环之后的充电容量(单位均为毫安时每克)。结果见表1。
表1
对比例1
不对经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理，也不进行第二球磨，而是直接对经过球磨的第一混合粉末进行第二热处理，得到第三混合粉末，并对第三混合粉末进行第三球磨。
对比例2
不对经过第三球磨的第三混合粉末进行活化处理，而是直接进行煅烧。
对比例3
在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：0.08：0.08：0.5：0.7。
对比例4
在第一混合粉末中，Cu粉、Ni粉、Li2O以及Mn粉的物质的量之比为：0.01：0.01：0.5：1。
对比例5
对第一混合粉末进行第一球磨的具体为工艺为：球磨速度为500r/min，球磨时间为5h，球磨气氛为氩气气氛。
对比例6
正极材料粉末的浓度为40wt％。
对比例7
将经过球磨的第一混合粉末进行第一热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为600℃，热处理时间为5h。
对比例8
对第二混合粉末进行第二球磨的具体为工艺为：球磨速度为500r/min，球磨时间为8h，球磨气氛为氩气气氛。
对比例9
对经过第二球磨的第二混合粉末进行第二热处理的具体为工艺为：热处理气氛为空气气氛，热处理温度为700℃，热处理时间为6h。
对比例10
活化处理具体工艺为：在氩气气氛中，将第四混合粉末升温至200℃，并保温50min。
对比例11
对第三混合粉末进行第三球磨的具体为工艺为：球磨速度为1500r/min，球磨时间为5h，球磨气氛为氩气气氛。
对比例12
对第四混合粉末进行煅烧的具体为工艺为：煅烧气氛为氩气气氛，煅烧温度为800℃，煅烧时间为40h。
对比例13
利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为20kV，喷雾流量为2mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为10cm，喷涂时间为15h。
对比例14
利用静电喷涂方法在聚氨酯树脂海绵上形成正极材料层的具体为工艺为：静电喷涂电压为12kV，喷雾流量为0.5mL/h，喷嘴与聚氨酯树脂海绵之间的间距为4cm，喷涂时间为5h。
对比例15
对正极材料层进行第三热处理的具体为工艺为：热处理气氛为氩气，热处理温度为1100℃，热处理时间为5h。
为了方便阅读和对比，对比例只写出了与实施例1不同的步骤和参数。未写出的部分与实施例1相同。
在进行实验之前，首先提供通过上述对比例1-15之一所述方法制备的带有树脂海绵基板的正极材料，然后通过静电喷涂的方式在正极材料上喷涂导电剂(其中，导电剂也溶于无水乙醇，浓度为30-40wt％，喷涂工艺可以与喷涂正极材料工艺相同)，然后在喷涂导电剂的复合材料上用粘结剂黏贴铝箔，然后高温烘干，得到锂离子电池正电极。然后可以用本领域公知的方法组装锂电池，然后进行测试。测试包括首次充电容量，100次循环之后的充电容量(单位均为毫安时每克)。结果见表2。
表2
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。