一种三元纳米线正极材料的制备方法及产品和应用技术

本发明专利技术提供一种三元纳米线正极材料的制备方法及其产品和应用，本发明专利技术利用无表面活性剂和一种温和的化学溶液方法制备三元纳米线。该结构具有较大的比表面积，能够与电解液充分接触，进而可以提高材料的电化学性能。在1C倍率充放电条件下，首次放电比容量178.9 mAh/g，经过50次循环后，放电比容量为170.2 mAh/g，容量保持率为95.1%。并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。且制备无污染。且制备无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种三元纳米线正极材料的制备方法及产品和应用


[0001]本专利技术涉及一种锂电正极材料的制备方法，特别是涉及一种三元纳米线正极材料的制备方法及其产品和应用。

技术介绍

[0002]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、环境污染小等优点倍受青睐。
[0003]三元材料因其价格低廉，性能稳定，被称为是锂电池的首选材料。由于三元材料LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2（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。
[0004]本专利技术提供一种三元纳米线正极材料（LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2（0<x<1, 0<y<1））的制备方法，本专利技术利用无表面活性剂和一种温和的化学溶液方法制备三元纳米线。该结构具有较大的比表面积，能够与电解液充分接触，进而可以提高材料的电化学性能。并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。

技术实现思路

[0005]为克服三元材料电化学性能差的不足，本专利技术目的在于提供一种三元纳米线正极材料的制备方法。
[0006]本专利技术的再一目的在于：提供一种上述方法获得的三元纳米线正极材料产品。
[0007]本专利技术的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
[0008]本专利技术目的通过以下方案实现：一种三元纳米线正极材料的制备方法，利用无表面活性剂和一种温和的化学溶液方法制备三元纳米线，该方法的具体步骤为：（1）将5 mL乙酰丙酮和10 mL水合肼按顺序依次加入到含有锂盐、镍盐、钴盐和锰盐的200 mL溶液的锥形瓶中，其中使其摩尔量比1: 1
‑
x
‑
y: x:y，90~110 ℃磁力搅拌0.5~1 h；（2）将该溶液在90~110 ℃温度下回流24~36 h，然后将前驱体进行过滤、用水和无水乙醇洗涤3~5次；然后在60~80 ℃条件下干燥；（3）将前驱体置于马弗炉中，以1~2℃/min的升温速率在 550~650 ℃煅烧1~2 h，得最终产物。
[0009]所述的锂盐为醋酸锂、硝酸锂或氯化锂中的一种或其组合。
[0010]所述的镍盐为醋酸镍、硝酸镍或氯化镍中的一种或其组合。
[0011]所述的钴盐为醋酸钴、硝酸钴或氯化钴中的一种或其组合。
[0012]所述的锰盐为醋酸锰、硝酸锰或氯化锰中的一种或其组合。
[0013]本专利技术提供一种三元纳米线正极材料，根据上述任一所述方法制备得到。
[0014]本专利技术提供一种三元纳米线正极材料在锂离子电池中的应用。
[0015]本专利技术提供一种三元纳米线正极材料（LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2（0<x<1, 0<y<1））的制备方法，本专利技术利用无表面活性剂和一种温和的化学溶液方法制备三元纳米线。该结构具有较大的比表面积，能够与电解液充分接触，进而可以提高材料的电化学性能。并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。在1C倍率充放电条件下，首次放电比容量178.9 mAh/g，经过50次循环后，放电比容量为170.2 mAh/g，容量保持率为95.1%。
附图说明
[0016]图1为实施例1三元纳米线LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2材料的XRD图；图2为实施例2三元纳米线LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2材料的SEM图；图3为实施例3三元纳米线LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2材料的循环寿命图。
具体实施方式
[0017]本专利技术通过下面具体实例进行详细的描述，但是本专利技术的保护范围不受限于这些实施例子。
[0018]实施例一：一种三元纳米线正极材料，利用无表面活性剂和一种温和的化学溶液方法制备三元纳米线，按下述步骤制备：（1）将5 mL乙酰丙酮和10 mL水合肼按顺序依次加入到含有醋酸锂、醋酸镍、醋酸钴和醋酸锰的200 mL溶液的锥形瓶中，使其摩尔量比1: 0.333: 0.333:0.333，90 ℃磁力搅拌1 h，得溶液；（2）将该溶液在90 ℃温度下回流36 h后，将所得产物进行过滤、用水和无水乙醇洗涤3~5次；在60℃条件下干燥，得前驱体；（3）将前驱体置于马弗炉中，以1℃/min的升温速率在 550 ℃煅烧2 h，得最终产物三元纳米线正极材料。
[0019]图1是三元纳米线LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2材料的XRD图，经与文献对比，该材料是纯相，且R
(003)/(104)
=1.7，大于1.2，说明没有Li
+
与Ni
2+
的离子混杂现象，（006）/(102)与（108）/（110）分裂峰说明材料是层状结构。
[0020]实施例二：一种三元纳米线正极材料，与实施例1步骤近似，按下述步骤制备：（1）将5 mL乙酰丙酮和10 mL水合肼按顺序依次加入到含有硝酸锂、硝酸镍、硝酸钴和硝酸镍的200 mL溶液的锥形瓶中，其中使其摩尔量比1: 0.5: 0.3: 0.2，100 ℃磁力搅拌0.5 h，得溶液；（2）将该溶液在100 ℃温度下回流30 h，然后将前驱体进行过滤、用水和无水乙醇洗涤5次；然后在80 ℃条件下干燥；
（3）将前驱体置于马弗炉中，以1℃/min的升温速率在 650 ℃煅烧1 h，得最终产物LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2三元纳米线材料。
[0021]图2为三元纳米线LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2材料的SEM图。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元纳米线正极材料的制备方法，其特征在于利用无表面活性剂和一种温和的化学溶液方法制备三元纳米线，包括下述步骤：（1）将5 mL乙酰丙酮和10 mL水合肼按顺序依次加入到含有锂盐、镍盐、钴盐和锰盐的200 mL溶液的锥形瓶中，使其摩尔量比1: 1
‑
x
‑
y: x:y，90~110 ℃磁力搅拌0.5~1 h，得溶液；（2）将该溶液在90~110 ℃温度下回流24~36 h后，将所得产物进行过滤、用水和无水乙醇洗涤3~5次；在60~80℃条件下干燥，得前驱体；（3）将前驱体置于马弗炉中，以1~2℃/min的升温速率在 550~650 ℃煅烧1~2 h，得三元纳米线正极材料。2.根据权利要求1所述一种三元纳米线正极材料的制备方法，其特征在于，所述的锂盐为醋酸锂、硝酸锂或氯化锂中的一种或其组合。3.根据权利要求1所述种三元纳米线正极材料的制备方法，其特征在于，所述的镍盐为醋酸镍、硝酸镍或氯化镍中的一种或其组合。4.根据权利要求1所述一种三元纳米线正极材料的制备方法，其特征在于所述的钴盐为醋酸钴、硝酸钴或氯化钴中的一种或其组合。5.根据权利要求1所述一种三元纳米线正极材料的制备方法，其特征在于所述的锰盐为醋酸锰、硝酸锰或氯化锰中的一种或其组合。6.根据权利要求1至5任一项所述一种三元纳米线正极材料的制备方法，其特征在于，按下述步骤制备：（1）将5 mL乙酰丙酮和10 mL水合肼按顺序依次加入到含有醋酸锂、醋酸镍、醋酸钴和醋酸锰的200 mL溶液的锥形瓶中，使其摩尔量比1: 0.333: 0.333:0.333，90 ℃磁力搅拌1 h，得溶液；（2）将该溶液在90 ℃温度下回流36 h后，将所得产物进行过滤、用水和无水乙醇洗涤3~5次；在60℃条件下干燥，得前驱体；（3）将前驱体置于马弗炉中，以1℃/min的升温速率在 550 ℃煅烧2 h，得最终产物Li...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，吴晓燕，林琳，陈义军，陈超，邬淑红，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：