利用模板制备三元纳米管材料的方法及产品和应用与流程

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，特别是涉及一种利用模板制备三元纳米管材料的方法及产品和应用。

背景技术：

随着更小、更轻和更高性能的电子和通讯设备的迅速发展，人们对为这些设备提供电源的电池性能尤其对比能量提出了越来越高的要求。但是，目前已商品化的锂离子电池和mh/ni电池的比容量已经很难继续提高。因此，迫切需要开发比能量更高的电池。锂离子二次电池作为高比能量化学电源已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、摄像机、照相机、便携式仪器仪表等领域，迅速发展成为目前最重要的二次电池之一。锂离子电池作为最新一代的绿色高能蓄电池，于20世纪90年代初迅速发展起来，锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点备受青睐。

由于三元材料lini1-x-ycoxmnyo2（0<x<1,0<y<1）具有优于磷酸亚铁锂和钴酸锂的特性，并且根据调节镍、钴、锰的比例，可以制备出不同性能的三元电极材料。随着新能源汽车的兴起和发展，三元材料是研究的热点。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用模板制备三元纳米管材料的方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的三元纳米管材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：三元纳米管材料为lini1-x-ycoxmnyo2，其中0<x<1，0<y<1，以介孔氧化铝膜为模板，以化学热分解法制备三元纳米管正极材料，包括下述步骤：

（1）将无机盐锂盐、镍盐、钴盐、锰盐按摩尔量比为1:1-x-y:x:y，0<x<1,0<y<1加入去离子水中，并通过磁力搅拌形成均一的盐溶液；

（2）将上述溶液通过真空吸液装置使上述盐溶液浸透到介孔氧化铝膜的孔道中，使上述无机盐更好地吸附于孔道壁上，将在介孔氧化铝膜表面多余的溶液用实验纱布吸附干净；

（3）将上述浸润有盐溶液的介孔氧化铝膜于真空烘箱60~80℃干燥6~10h；

（4）将步骤（3）烘干好的介孔氧化铝膜在马弗炉中600~800℃煅烧3~5h，得到附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料；

（5）将附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料溶于氢氧化钠溶液中，使介孔氧化铝膜完全反应，然后离心，分别用去离子水和乙醇洗涤2~3次，之后真空烘箱60~80℃干燥6~10h，得到三元纳米管材料。

其中，所述的锂盐为硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂、柠檬酸锂和草酸锂中的一种或其组合。

所述的镍盐为醋酸镍、硝酸镍和柠檬酸镍中的一种或其组合。

所述的钴盐为醋酸钴、硝酸钴和柠檬酸钴中的一种或其组合。

所述的锰盐为醋酸锰、硝酸锰和柠檬酸锰中的一种或其组合。

具体的，本发明提供一种利用模板制备三元纳米管材料的方法，将无机盐醋酸锂、醋酸镍、醋酸钴和醋酸锰按摩尔量比为0.01mol:0.0033mol:0.0033mol:0.0033mol加入去离子水中，并通过磁力搅拌形成均一的盐溶液；

将上述盐溶液通过真空吸液装置使上述溶液浸透到介孔氧化铝膜的孔道中，使上述无机盐更好地吸附于孔道壁上，将在介孔氧化铝膜表面多余的溶液用实验纱布吸附干净；

将上述浸润有盐溶液的介孔氧化铝膜于真空烘箱60℃干燥6h；将烘干好的上述介孔氧化铝膜在马弗炉中600℃煅烧5h，得到附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料lini1/3co1/3mn1/3o2；

将附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料溶于氢氧化钠溶液中，使介孔氧化铝膜完全反应，然后离心，分别用去离子水和乙醇洗涤3次，之后真空烘箱80℃干燥6h，得纳米管形貌的三元材料lini1/3co1/3mn1/3o2。

本发明提供一种三元纳米管材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种三元纳米管材料在锂离子电池中作为正极材料的应用。

本发明提供了一种利用模板制备三元lini1-x-ycoxmnyo2（0<x<1,0<y<1）纳米管材料的方法，以介孔氧化铝膜为模板，以化学热分解法制备三元纳米管正极材料，三元纳米管具有较大的比表面积，可进一步提高材料的导电性，进而提高材料的电化学性能。该制备工艺相对简单，易操作。

附图说明

图1为实施例纳米管形貌的三元材料1lini1/3co1/3mn1/3o2的循环寿命图。

具体实施方式

本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例。

实施例1

一种利用模板制备三元纳米管材料的方法，三元纳米管材料为lini1-x-ycoxmnyo2，其中0<x<1，0<y<1，以介孔氧化铝膜为模板，以化学热分解法制备三元纳米管正极材料，按下述步骤：

将无机盐醋酸锂、醋酸镍、醋酸钴和醋酸锰按摩尔量比为0.01mol:0.0033mol:0.0033mol:0.0033mol加入去离子水中，并通过磁力搅拌形成均一的盐溶液；

将上述盐溶液通过真空吸液装置使上述溶液浸透到介孔氧化铝膜的孔道中，使上述无机盐更好地吸附于孔道壁上，将在介孔氧化铝膜表面多余的溶液用实验纱布吸附干净；

将上述浸润有盐溶液的介孔氧化铝膜于真空烘箱60℃干燥6h；

将烘干好的上述介孔氧化铝膜在马弗炉中600℃煅烧5h，得到附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料lini1/3co1/3mn1/3o2；

将附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料溶于氢氧化钠溶液中，使介孔氧化铝膜完全反应，然后离心，分别用去离子水和乙醇洗涤3次，之后真空烘箱80℃干燥6h，得纳米管形貌的三元材料lini1/3co1/3mn1/3o2。

图1为是纳米管形貌的三元材料1lini1/3co1/3mn1/3o2的循环寿命图，首次放电比容量为170mah/g，经过50次循环放电比容量为155mah/g，与第二次放电比容量相比，容量保持率为91.1%。

实施例2

一种利用模板制备三元纳米管材料的方法，与实施例1步骤相同，按下述步骤：

将无机盐硝酸锂、硝酸镍、硝酸钴和硝酸锰按摩尔量比为0.01mol:0.005mol:0.003mol:0.002mol加入去离子水中，并通过磁力搅拌形成均一的盐溶液；

将上述溶液通过真空吸液装置使上述溶液浸透到介孔氧化铝膜的孔道中，使上述无机盐更好地吸附于孔道壁上，将在介孔氧化铝膜表面多余的溶液用实验纱布吸附干净；

将上述浸润有盐溶液的介孔氧化铝膜于真空烘箱60℃干燥6h；

将烘干好的上述介孔氧化铝膜在马弗炉中700℃煅烧5h，得到附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料lini0.5co0.3mn0.2o2；

将附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料溶于氢氧化钠溶液中，使介孔氧化铝膜完全反应，然后离心，分别用去离子水和乙醇洗涤3次，之后真空烘箱80℃干燥6h，得纳米管形貌的三元材料lini0.5co0.3mn0.2o2。

实施例3

一种利用模板制备三元纳米管材料的方法，与实施例1步骤相同，按下述步骤：

将无机盐醋酸锂、醋酸镍、醋酸钴和醋酸锰按摩尔量比为0.01mol:0.008mol:0.001mol:0.001mol加入去离子水中，并通过磁力搅拌形成均一的盐溶液；

将上述溶液通过真空吸液装置使上述溶液浸透到介孔氧化铝膜的孔道中，使上述无机盐更好地吸附于孔道壁上，将在介孔氧化铝膜表面多余的溶液用实验纱布吸附干净；

将上述浸润有盐溶液的介孔氧化铝膜于真空烘箱60℃干燥6h；

将烘干好的上述介孔氧化铝膜在马弗炉中800℃煅烧3h，得到附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料lini0.8co0.1mn0.1o2；

将附着于介孔氧化铝膜壁上的纳米管形貌的三元材料溶于氢氧化钠溶液中，使介孔氧化铝膜完全反应，然后离心，分别用去离子水和乙醇洗涤3次，之后真空烘箱60℃干燥10h，得纳米管形貌的三元材料lini0.8co0.1mn0.1o2。