一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法.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CN107403918A(43)申请公布日2017.11.28(21)申请号201710619872.XH01M4/62(2006.01)(22)申请日2017.07.26H01M10/0525(2010.01)C01B32/194(2017.01)(71)申请人青岛大学地址266000山东省青岛市崂山区香港东路7号(72)发明人姜倩倩李洁唐建国崔学伟李海东张晓琳(74)专利代理机构青岛高晓专利事务所(普通合伙)37104代理人张世功(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/583(2010.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法(57)摘要本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，涉及一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：称取锂源和镍钴锰源，加入一定量的易挥发溶剂，研磨之后进行球磨，烘干，放入管式炉中，通保护气，匀速升温，加热煅烧一段时间，然后匀速降温至室温，得到所需的三元材料。将得到的一定量三元材料与一定量的氧化石墨烯进行混合，进行细胞粉碎，使其分散均匀，转移到管式炉中，加热煅烧，最后即得到包覆氮掺杂石墨烯三元材料，该制备方法操作简单、成本低廉、利于工业化生产，合成的包覆氮掺杂石墨烯三元材料具有较高的首次比容量和优异的循环性能，同时应用环境友好，市场前景广阔。CN107403918ACN107403918A权利要求书1/2页1.一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法具体包括以下步骤：S1、将三元材料前驱体和一定量的锂源，研磨混合均匀制得样品；S2、将一定量易挥发溶剂中加入到S1中的样品中；S3、将S2中加入易挥发溶剂后的样品进行搅拌球磨；S4、将搅拌球磨后的样品置于80～100℃烘箱中干燥6～10h制得干燥后的样品备用；S5、将干燥后的样品放入管式炉中，再将管式炉中通入空气或者氩气，再将管式炉进行匀速升温，加热煅烧后制得所需的三元材料；S6、将得到的三元材料与一定比例的氧化石墨烯混合，加入一定量的水稀释，然后进行细胞粉碎一段时间，制得粉碎后的样品；S7、将粉碎后的样品放入管式炉中，通入氨气，匀速升温，加热煅烧，即制得包覆氮掺杂石墨烯的三元材料，利用氨气在一定温度的还原作用和氮掺杂作用，能够使三元材料包覆上石墨烯的同时并将石墨烯进行了氮掺杂，从而得到包覆氮掺杂石墨烯三元材料。2.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于所述的三元材料前驱体的原料包括镍盐、钴盐和锰盐；所述的锂源为单水氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂中的任意一种，所述镍源为二氧化镍、醋酸镍、硝酸镍、氯化镍或硫酸镍中的任意一种，所述钴源为四氧化三钴、醋酸钴、硝酸钴、氯化钴或硫酸钴中的任意一种，所述锰源为二氧化锰、醋酸锰、硝酸锰、氯化锰或硫酸锰中的任意一种；所述的易挥发溶剂为乙醇、甲醇或丙酮中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于所述的锂源和镍、钴、锰源按原子计量摩尔比，Li：(Ni:Co:Mn)＝3:(1:1:1)，即锂原子与金属原子的摩尔比为1:1；所述锂源、镍、钴和锰源的混合物与易挥发溶剂的质量比为1:0.8～1:1.2。4.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于所述的球磨的转速为400～500r/min，时间为1～4h。5.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于所述的通入空气或氩气时的通气速率为5～10sccm，通气的时间为16～24h；通入氨气的通气速率为4～8sccm，通气的时间为1.5～3.5h。6.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于本发明所述的匀速升温、匀速降温的速率均为10℃/min。7.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于所述的三元材料与氧化石墨烯的质量比1:1.05，加入水的体积为总固体体积的1.5-2.5倍。8.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于所述的三元材料与氧化石墨烯用细胞粉碎机进行细胞粉碎在冰浴下使其混合均匀，所述细胞粉碎时间为20～60min。9.根据权利要求1所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于制备的包覆氮掺杂石墨烯三元材料在电池材料的应用。10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法，其特征在于对本发明所制备的包覆氮掺杂石墨烯三元材料组装电池的可逆性进行测试，测试结果显示在3.6V有个放电平