一种锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物的制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及锂离子电池领域，具体的涉及一种锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物的制备方法。
【背景技术】
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[0002]随着地球大气环境的不断恶化，人们越来越重视清洁能源及储能材料的新技术新工艺的开发。锂离子动力电池因其具有高比能量、高安全性、可再生等良好特性，引起了人们的极大关注。特别的汽车工业在全球普通人群中的发展普及，为了避免汽油车产生的尾气对大气的影响，为电动汽车的发展提供的广阔的前景，从而为其所使用的特殊性能的动力锂离子电池用正极材料及其前驱体，将会带来极大的需求。
[0003]目前动力锂离子电池前驱体主要有四氧化三钴、三氧化二锰、羟基磷酸铁、氧化钴镍，羟基镍钴锰，羰基钴镁锰等等，其制备的工艺路线，按照制备形态分为湿法、干法、或者二者串并兼具。按照制备的化学机理有化学沉淀法、电化学法、氧化还原法、复分解反应及这几种机理的综合等，主反应过程的搅拌方式有气体鼓泡法、推进搅拌法、外力阻尼法等一种或者几种兼具，制备过程的助剂有氨基化合物、铵盐等一种或者多种同时兼用，根据相关资料显示，这些技术制备的材料晶格不稳定，电化学性能差，制备过程中常常释放出有害的物质，且制备的正极材料电导率差，离子扩散系数低，循环性能差，使用寿命短。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物的制备方法，其制备的锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物料利用率高，性能稳定，循环性能和倍率性能优异，无毒，对环境无害，且其制备方法简单，反应周期短，条件温和，易于控制，成本低。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下有益效果:
[0006]—种锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)将镍盐、钴盐、镁盐、铝盐溶解于水，加入缓控剂，在500-800W的功率下，超声l_2h，制得混合溶液A ；
[0008](2)将步骤⑴制得的混合溶液A和沉淀剂分别以0.5-8升/小时、0.01-6升/小时的速度加入到反应容器中反应，并确保反应容器内的物料处于径向和轴向运动，反应后得到的沉淀物用60-80°C的水多次洗涤，得到类球形镍钴铝镁氢氧化物基体；
[0009](3)将步骤(2)得到的类球形镍钴铝镁氢氧化物基体经过热定性2_5h后，亚高温处理12-24h，得到镍钴铝镁氧化物；
[0010](4)配制2wt %的TODA的水溶液，并与步骤(3)得到的镍钴铝镁混合，在2000-5000转/分的状态下搅拌2-5h，过滤，干燥，得到TODA修饰的镍钴铝镁氧化物；
[0011](5)将碳纳米管与水混合，在400-600W的功率下，超声20_50min，得到碳纳米管的水分散液，再加入步骤(4)得到的TODA修饰的镍钴铝镁氧化物，继续超声l_3h，过滤，真空干燥，得到锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物。
[0012]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍一种或者任意两种混合，所述钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴一种或者任意两种混合，所述铝盐为氯化锰、硝酸锰、硫酸锰一种或者任意两种混合，所述镁盐为氯化镁、硝酸镁一种或者任意二种混合。
[0013]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述缓控剂为柠檬酸、草酸中的一种或两种混合。
[0014]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，(I)混合溶液A和沉淀剂的加入速度分别为2.5升/小时、1.25升/小时。
[0015]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述反应的pH为9-14，温度为50_85°C。
[0016]作为上述技术方案的优选，所述沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种混入口 ο
[0017]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述热定性的条件为80_130°C，压力
0-0.0lMpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛；所述亚高温处理条件为600-800°C，压力0-0.1Mpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛。
[0018]作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，2?七％的I3DDA的水溶液与镍钴铝镁氧化物的质量比为50-100:10
[0019]作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，碳纳米管与水混合时，两者质量比为
1:100ο
[0020]作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，碳纳米管的水分散液与I3DDA修饰的镍钴铝镁氧化物的质量比为100-200:1。
[0021]本发明具有以下有益效果:
[0022]该制备方法简单，制备过程不产生对环境有害的含氨氮物质，制备得到的镍钴铝镁氧化物晶格、晶胞规整，类球形颗粒大而结实，其他原子、离子、电子等迀移均匀，从而改善了相应产品的电化学性能、结构的稳定性；TODA修饰过的镍钴铝镁氧化物，和碳纳米管的水分散液混合，可以在修饰过的氧化物表面吸附碳纳米管，且吸附层均匀，大大提高了镍钴铝镁氧化物表面的导电率，该正极材料循环性能和倍率性能也大大提高。
【具体实施方式】
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[0023]为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0024]实施例1
[0025](I)将镍盐、钴盐、镁盐、铝盐溶解于水，加入缓控剂，在500W的功率下，超声lh，制得混合溶液A ;
[0026](2)将步骤⑴制得的混合溶液A和沉淀剂分别以0.5升/小时、0.01升/小时的速度加入到反应容器中反应，并确保反应容器内的物料处于径向和轴向运动，反应PH为9，温度为50°C，反应后得到的沉淀物用60-80°C的水多次洗涤，得到类球形镍钴铝镁氢氧化物基体；
[0027](3)将步骤(2)得到的类球形镍钴铝镁氢氧化物基体在80°C，压力0-0.0lMpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛下热定性2h后，在600°C，压力0-0.1Mpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛下亚高温处理12h，得到镍钴铝镁氧化物；
[0028](4)配制2wt %的TODA的水溶液，并与步骤(3)得到的镍钴铝镁混合，在2000转/分的状态下搅拌2h，过滤，干燥，得到I3DDA修饰的镍钴铝镁氧化物；
[0029](5)将碳纳米管与水混合，在400W的功率下，超声20min，得到碳纳米管的水分散液，再加入步骤(4)得到的TODA修饰的镍钴铝镁氧化物，继续超声lh，过滤，真空干燥，得到锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物。
[0030]实施例2
[0031](I)将镍盐、钴盐、镁盐、铝盐溶解于水，加入缓控剂，在800W的功率下，超声2h，制得混合溶液A ;
[0032](2)将步骤⑴制得的混合溶液A和沉淀剂分别以8升/小时、6升/小时的速度加入到反应容器中反应，并确保反应容器内的物料处于径向和轴向运动，反应pH为14，温度为85°C，反应后得到的沉淀物用60-80°C的水多次洗涤，得到类球形镍钴铝镁氢氧化物基体；
[0033](3)将步骤⑵得到的类球形镍钴铝镁氢氧化物基体在130°C，压力0-0.0lMpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛下热定性5h后，在800°C，压力0-0.1Mpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛下亚高温处理24h，得到镍钴铝镁氧化物；
[0034](4)配制2wt %的TODA的水溶液，并与步骤(3)得到的镍钴铝镁混合，在5000转/分的状态下搅拌5h，过滤，干燥，得到I3DDA修饰的镍钴铝镁氧化物；
[0035](5)将碳纳米管与水混合，在600W的功率下，超声50min，得到碳纳米管的水分散液，再加入步骤(4)得到的TODA修饰的镍钴铝镁氧化物，继续超声3h，过滤，真空干燥，得到锂离子电池用碳纳米管包覆镍钴铝镁氧化物。
[0036]实施例3
[0037](I)将镍盐、钴盐、镁盐、铝盐溶解于水，加入缓控剂，在600W的功率下，超声1.2h，
制得混合溶液A;
[0038](2)将步骤⑴制得的混合溶液A和沉淀剂分别以2.5升/小时、1.5升/小时的速度加入到反应容器中反应，并确保反应容器内的物料处于径向和轴向运动，反应PH为10，温度为60°C，反应后得到的沉淀物用60-80°C的水多次洗涤，得到类球形镍钴铝镁氢氧化物基体；
[0039](3)将步骤(2)得到的类球形镍钴铝镁氢氧化物基体在90°C，压力0-0.0lMpa，氧气体积百分含量14-20%的空气气氛下热定性2.5h后，在650°C，压力0-0.1Mpa，氧气体积百分含量14-20%的空气