一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料及其制备方法，所述正极材料为聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂，由以下步骤制出：S1：将锂源、钴源、镍源、锰源溶于去离子水中，调节PH至5.5‑6.0，超声分散后，加入磷酸根源和结构导向剂，150‑200℃水热反应6‑10h，冷却、干燥后，得前驱体；S2：烧结；S3：将聚噻吩和β‑环糊精分散于50％乙醇溶液中，加入镍锰掺杂磷酸钴锂，球磨1h，120‑180℃水热反应6‑10h，离心弃上清，烘干后，制得成品。本发明专利技术方法简单，易于控制，制出的改性磷酸钴锂形貌特征统一，晶格规整，放电容量高，循环性能好，结构稳定性高，导电膜的附着强度高，不易脱落。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
磷酸钴锂(LiCoPO4)特殊的橄榄石型结构使其表现出优异的循环稳定性、安全性能和较高比热容等特征，是新能源电动汽车锂离子电池的首选正极材料，其理论放电比容量为167mAh/g，相对锂的电极电势为4.8V。目前，磷酸钴锂的制备与应用已成为锂电池电极材料的研究热点，如申请号为CN201510418652.1的专利，公开一种二氧化硅包覆的氟化磷酸钴锂及其制备方法；如申请号为CN2015109-73998.8的专利，公开一种石墨烯复合碳包覆磷酸钴锂材料及其制备方法与应用；如申请号为CN201310309503.2的专利，公开一种锂离子电池用正极材料磷酸钴锂的合成方法；如申请号为CN201410536-799.6的专利，公开一种锂二次电池正极材料氟磷酸钴锂的水热制备方法。磷酸钴锂(LiCoPO4)中存在大量聚阴离子基团，使处于相邻层之间的锂离子传输通道被大幅度压缩，进而抑制了锂离子的迁移，电导率约为仅10-9S/cm(25℃)，远低于LiCoO2、LiMn2O4等金属氧化物，为了提高磷酸钴锂的导电率，本专利技术在磷酸钴锂的过程中掺杂纳米氧化镍和纳米氧化锰掺杂，并利用聚噻吩和纳米碳进行表面包覆，提高了锂离子的迁移速率。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料及其制备方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料，所述正极材料为聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂。一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将锂源、钴源、镍源、锰源溶于去离子水中，调节PH至5.5-6.0，超声分散后，加入磷酸根源和结构导向剂N-酰基肌胺酸钠，150-200℃水热反应6-10h，冷却、干燥后，得前驱体；每1L去离子水，锂源0.15-0.2mol、钴源0.15-0.2mol、镍源0.005-0.01mol、锰源0.01-0.02mol、磷酸根源0.2-0.3mol、N-酰基肌胺酸钠0.1-0.4mol；S2：在氮气环境中，200-300℃预烧前驱体1h，再以5-10℃/min的速率升温至450-600℃，恒温烧结煅烧3-8h，得镍锰掺杂磷酸钴锂；S3：将聚噻吩和β-环糊精分散于50％乙醇溶液中，加入镍锰掺杂磷酸钴锂，球磨1h，120-180℃水热反应6-10h，离心弃上清，烘干后，制得成品；所述聚噻吩、β-环糊精、50％乙醇溶液、镍锰掺杂磷酸钴锂质量比(0.01-0.1)：(0.05-0.2)：(5-7)：1。优选的是，所述锂源为可溶性锂基化合物，具体为硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、醋酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种。优选的是，所述钴源为可溶性钴盐，具体为硝酸钴、硫酸钴、氯化钴、醋酸钴中的一种。优选的是，所述镍源为可溶性镍盐，具体为硝酸镍、醋酸镍中的一种。优选的是，所述锰源为可溶性锰基化合物，具体为高锰酸钾、锰酸钾、硝酸锰、醋酸锰的一种。优选的是，所述磷酸根源为磷酸或可溶性磷酸盐化合物中的一种，其中，可溶性磷酸盐化合物包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术利用水热法制备改性磷酸钴锂，在制备过程中，引入镍源、锰源，由于过渡元素Ni的半径和能级与Co相近，替换部分Co元素，在LiCoPO4内部形成晶格缺陷，提高电极材料的导电率和比容量，掺杂Mn元素与Li+、PO4-反应生成LiMn2O4、LiMnPO4和LiCo(1-X)MnXPO4(0＜X＜0.1)，进而提高电极材料的导电率和循环稳定性，最后，通过导电聚合物聚噻吩和β-环糊精在LiCoPO4材料表面反应原位生成致密三维网状的聚噻吩/纳米碳复合导电膜，进一步提高锂离子的迁移速率。(2)本专利技术方法简单，易于控制，制出的改性磷酸钴锂形貌特征统一，晶格规整，放电容量高，循环性能好，结构稳定性高，导电膜的附着强度高，不易脱落。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料及其制备方法，所述正极材料为聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂，其制备方法包括以下步骤：S1：将锂源、钴源、镍源、锰源溶于去离子水中，调节PH至5.5-6.0，超声分散后，加入磷酸根源和结构导向剂N-酰基肌胺酸钠，150-200℃水热反应6-10h，冷却、干燥后，得前驱体；每1L去离子水，锂源0.15-0.2mol、钴源0.15-0.2mol、镍源0.005-0.01mol、锰源0.01-0.02mol、磷酸根源0.2-0.3mol、N-酰基肌胺酸钠0.1-0.4mol；所述锂源为可溶性锂基化合物，具体为硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、醋酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种；所述钴源为可溶性钴盐，具体为硝酸钴、硫酸钴、氯化钴、醋酸钴中的一种；所述镍源为可溶性镍盐，具体为硝酸镍、醋酸镍中的一种；所述锰源为可溶性锰基化合物，具体为高锰酸钾、锰酸钾、硝酸锰、醋酸锰的一种；所述磷酸根源为磷酸或可溶性磷酸盐化合物中的一种，其中，可溶性磷酸盐化合物包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵；S2：在氮气环境中，200-300℃预烧前驱体1h，再以5-10℃/min的速率升温至450-600℃，恒温烧结煅烧3-8h，得镍锰掺杂磷酸钴锂；S3：将聚噻吩和β-环糊精分散于50％乙醇溶液中，加入镍锰掺杂磷酸钴锂，球磨1h，120-180℃水热反应6-10h，离心弃上清，烘干后，制得成品；所述聚噻吩、β-环糊精、50％乙醇溶液、镍锰掺杂磷酸钴锂质量比(0.01-0.1)：(0.05-0.2)：(5-7)：1。实施例1一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料是由聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂，制备方法包括如下步骤：S1：将硝酸锂、硝酸钴、硝酸镍、高锰酸钾溶于去离子水中，调节PH至5.5，超声分散后，加入磷酸和结构导向剂N-酰基肌胺酸钠，150℃水热反应6h，冷却、干燥后，得前驱体；每1L去离子水，硝酸锂0.15mol、硝酸钴0.15mol、硝酸镍0.005mol、高锰酸钾0.01mol、磷酸0.2mol、N-酰基肌胺酸钠0.1mol；S2：在氮气环境中，200℃预烧前驱体1h，再以5℃/min的速率升温至450℃，恒温烧结煅烧3h，得镍锰掺杂磷酸钴锂；S3：将聚噻吩和β-环糊精分散于50％乙醇溶液中，加入镍锰掺杂磷酸钴锂，球磨1h，120℃水热反应6h，离心弃上清，烘干后，制得成品；所述聚噻吩、β-环糊精、50％乙醇溶液、镍锰掺杂磷酸钴锂质量比0.01：0.05：5：1。实施例2一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料是由聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂，制备方法包括如下步骤：S1：将硫酸锂、硫酸钴、硝酸镍、锰酸钾溶于去离子水中，调节PH至5.8，超声分散后，加入磷酸二氢钾和结构导向剂N-酰基肌胺酸钠，180℃水热反应8h，冷却、干燥后，得前驱体；每1L去离子水，硫酸锂0.18mol、硫酸钴0.18mol、硝酸镍0.0075mol、锰酸钾0.015m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料，其特征在于，所述正极材料为聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料，其特征在于，所述正极材料为聚噻吩和纳米碳表面修饰的镍锰掺杂磷酸钴锂。2.一种锂离子电池用改性磷酸钴锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将锂源、钴源、镍源、锰源溶于去离子水中，调节PH至5.5-6.0，超声分散后，加入磷酸根源和结构导向剂N-酰基肌胺酸钠，150-200℃水热反应6-10h，冷却、干燥后，得前驱体；每1L去离子水，锂源0.15-0.2mol、钴源0.15-0.2mol、镍源0.005-0.01mol、锰源0.01-0.02mol、磷酸根源0.2-0.3mol、N-酰基肌胺酸钠0.1-0.4mol；S2：在氮气环境中，200-300℃预烧前驱体1h，再以5-10℃/min的速率升温至450-600℃，恒温烧结煅烧3-8h，得镍锰掺杂磷酸钴锂；S3：将聚噻吩和β-环糊精分散于50％乙醇溶液中，加入镍锰掺杂磷酸钴锂，球磨1h，120-180℃水热反应6-10h，离心弃上清，烘干后，制得成品；所述聚噻吩、β-环糊精、50％乙醇溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋利，
申请(专利权)人：安徽瑞达机械有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34