喷雾干燥法制备石墨烯改性高镍系正极材料的方法及由该方法制备的正极材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108539152A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810260267.2H01M4/525(2010.01)(22)申请日2018.03.27H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人宁夏汉尧石墨烯储能材料科技有限B01D1/18(2006.01)公司地址750021宁夏回族自治区银川市西夏区（西夏区）银川经济技术开发区创新园78号(72)发明人靳佳周大桥李来强张宁(74)专利代理机构天津创智天诚知识产权代理事务所(普通合伙)12214代理人陈昌娟(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称喷雾干燥法制备石墨烯改性高镍系正极材料的方法及由该方法制备的正极材料(57)摘要本发明公开了一种喷雾干燥法制备石墨烯改性高镍系正极材料的方法及由该方法制备的正极材料，包括以下步骤：1)将高镍前驱体和碳酸锂或氢氧化锂按一定摩尔比混合均匀，于氧气气氛辊道窑炉煅烧、粉碎得到高镍一次粉碎料；2)将分散剂、粘结剂、石墨烯加入溶剂中搅拌分散均匀形成一定固含量的石墨烯导电浆料，分散状态呈均一乳浊液；3)将含氧化合物源与高镍一次粉碎料搅拌混合，后加入石墨烯导电浆料搅拌形成石墨烯混合浆料；4)利用喷雾干燥器干燥，后于氧气辊道窑炉煅烧、粉碎、筛分得到最终的石墨烯改性高镍产品。采用本发明所述的方法生产出的石墨烯改性高镍正极材料具有残余碱低、倍率性能、循环性能优异的特点，适于产业化生产。CN108539152ACN108539152A权利要求书1/2页1.一种喷雾干燥法制备石墨烯改性高镍系正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将镍钴锰或镍钴铝的氢氧化物高镍前驱体或者镍钴锰或镍钴铝的碳酸盐高镍前驱体和锂源按锂离子与金属离子总量的摩尔比为(1.0～1.12)：1均匀混合，混匀后的物料在氧气气氛下，在600～1000℃下煅烧10～30小时，得到高镍一次焙烧料，后经粉碎、分级频率15～25Hz得到高镍一次粉碎料；2)先将分散剂加入溶剂中均匀混合形成溶液I，再将粘结剂加入溶液I中分散均匀形成溶液II，最后将石墨烯加入溶液II中分散均匀成均一乳浊液，得到石墨烯导电浆料III；3)于10～150℃，将含氧化合物源与所述高镍一次粉碎料按一定比例在容器中混合一定时间，得到氧化物预包覆的高镍材料，然后在10～60℃，将所述氧化物预包覆的高镍材料按一定比例加入所述石墨烯导电浆料III均匀混合，形成石墨烯混合浆料IV；4)将石墨烯混合浆料IV用喷雾干燥器干燥，得到石墨烯包覆后的高镍粉料，在氧气气氛下，在100～800℃温度下煅烧整形10～20小时，得到石墨烯改性的高镍二次焙烧料，后经粉碎、筛分，得到石墨烯改性高镍系正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中所述镍钴锰氢氧化物高镍前驱体、镍钴锰碳酸盐高镍前驱体、镍钴铝氢氧化物高镍前驱体和镍钴铝碳酸盐高镍前驱体的中位粒径≤50μm，优选的中位粒径为1～20μm；所述镍钴锰氢氧化物高镍前驱体、镍钴锰碳酸盐高镍前驱体、镍钴铝氢氧化物高镍前驱体和镍钴铝碳酸盐高镍前驱体中镍的摩尔含量≥60％；所述镍钴锰氢氧化物高镍前驱体、镍钴锰碳酸盐高镍前驱体、镍钴铝氢氧化物高镍前驱体、镍钴铝碳酸盐高镍前驱体、碳酸锂、氢氧化锂优选电池级；所述氧气的体积含量优选＞99％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中的溶剂为水系溶剂或油系溶剂，优选的，所述水系溶剂为去离子水；优选的，所述油系溶剂为乙醇、丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺或乙醚；所述分散剂为水系分散剂或油系分散剂，优选的，所述水系分散剂为非离子型表面活性剂，更优选的为聚乙二醇辛基苯基醚；优选的，所述油系分散剂优选为聚乙烯吡咯烷酮；所述粘结剂为水系粘结剂或油系粘结剂，优选的，所述水系粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶；优选的，所述油系粘结剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，当所述溶剂为水系溶剂时，所述分散剂、粘结剂、石墨烯、溶剂的重量比为1:(50～100):(50～90):(1000～1200)，当所述溶剂为油系溶剂时，上述四种物质的重量比为1:(70～150):(50～90):(1000～1200)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中的石墨烯为1～20层石墨烯，厚度＜20nm，中位粒径为1～10μm，当所述溶剂为水系溶剂时，所述石墨烯优选中位粒径为3～5μm，当所述溶剂为油性系溶剂时，所述石墨烯优选中位粒径为5～