一種碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池領(lǐng)域，通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料，其分子式為L(zhǎng)i(NixCoyMgzTiz)O2，其中x+y+2z=1，0.7≤x<1,0.05≤y≤0.1,0.05≤z≤0.1；選擇金屬催化劑與鎳鈷鎂鈦四元正極材料按照一定比例進(jìn)行球磨混合，得到混合物A；將混合物A置于石英管中，通入氣體碳源，升高反應(yīng)溫度使氣體碳源與混合物A發(fā)生催化熱解反應(yīng)，待降至室溫后，即可得到完美包覆的碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。本發(fā)明通過(guò)選取適當(dāng)?shù)姆椒ㄅc工藝參數(shù)可得到完美包覆的復(fù)合正極材料，可提高現(xiàn)有鋰離子電池的充放電容量與充放電電流密度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種碳納米管復(fù)合鎳鈷鏌鈦四元正極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池正極材料，具體涉及一種 碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池相比于其他傳統(tǒng)的鎳鎘電池、鎳氫電池和鉛酸電池等具有以下優(yōu)點(diǎn)： 比能量高、功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染等優(yōu)點(diǎn)，是目前便攜式電子產(chǎn)品的可 充電電池主要選擇對(duì)象。但是因?yàn)檎龢O材料的比容量較低，且又需要額外負(fù)擔(dān)負(fù)極的不可 逆容量損失，因此提高正極材料的能量密度與安全性一直是鋰離子電池研究的關(guān)鍵所在。 層狀鎳鈷鎂鈦四元材料具有高比能量、成本較低、循環(huán)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可有效彌補(bǔ)鈷酸 鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰各自的不足，因此四元材料的開(kāi)發(fā)成為正極材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003] 碳納米管是1991年由日本NEC公司專(zhuān)家發(fā)現(xiàn)的，作為一維納米材料，重量輕，六邊 形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料 研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來(lái)。碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊 結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)，管子兩端基本上都封口）的一維量子材 料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保 持固定的距離，約〇.34nm，直徑一般為2-20nm。并且根據(jù)碳六邊形沿軸向的不同取向可以將 其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手 椅型碳納米管沒(méi)有手性。
[0004] 碳納米管中碳原子以SP雜化為主，同時(shí)六角型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)存在一定程度的彎曲，形 成空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中可形成一定的SP雜化鍵，即形成的化學(xué)鍵同時(shí)具有SP和SP混合雜化 狀態(tài)，而這些P軌道彼此交疊在碳納米管石墨烯片層外形成高度離域化的大鍵，碳納米管 外表面的大鍵是碳納米管與一些具有共輒性能的大分子以非共價(jià)鍵復(fù)合的化學(xué)基礎(chǔ)。它 是由單層或多層石墨片卷曲而成的無(wú)縫納米管，其直徑在及納米和幾十納米之間，長(zhǎng)度在 幾十納米到Ium之間的中空管，其特殊的結(jié)構(gòu)，使鋰離子脫嵌深度小，過(guò)程短，同時(shí)具有優(yōu)良 的物理、化學(xué)性能，比如:較大的比表面積(達(dá)到250m 3/g)、極高的抗拉強(qiáng)度（Il-63GPa)、良 好的熱力學(xué)性能和高的化學(xué)穩(wěn)定性等，所以使用該種材料有利于提高鋰離子電池的充放電 容量及充放電電流密度。而碳納米管也有一些缺點(diǎn)，比如:不可逆容量高、電壓滯后和放電 平臺(tái)不明顯等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的制 備方法，利用碳納米管的優(yōu)良特點(diǎn)，通過(guò)熱解催化法，使碳納米管包覆在鎳鈷鎂鈦四元正極 材料表面克服碳納米管的缺點(diǎn)，最后得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料，具有高的 充放電容量和充放電電流。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的制備方法，其特征在于:包括如下步 驟：
[0008] (1)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料Li (NixC〇yMgzTiz)〇2，其中，x+y+ 2z = l,0.7^x<l,0.05^y^0.1,0.05^z^0.1；
[0009] (2)將金屬催化劑與鎳鈷鎂鈦四元正極材料按質(zhì)量比為0.1-5:1進(jìn)行球磨混合，得 到混合物A;
[0010] (3)將混合物A置于石英管中，通入氣體碳源，升高反應(yīng)溫度，使氣體碳源與混合物 A發(fā)生催化熱解反應(yīng)，待降至室溫后，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。
[0011] 進(jìn)一步方案，所述步驟（1)中通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料的步 驟為:按照鎳鈷鎂鈦四元正極材料中鎳、鈷、鎂、鈦四元素的摩爾比，將硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸 鎂、硫酸氧鈦與去離子水混合配制為鎳鈷鎂鈦混合溶液;再將鎳鈷鎂鈦混合溶液、酒石酸鈉 溶液和碳酸鈉溶液一起加入反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌反應(yīng);反應(yīng)沉淀物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得球 形碳酸鹽前驅(qū)體;再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰進(jìn)行球磨混合，并在氧氣氣氛下煅燒，即 可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料Li(NixCo yMgzTiz)〇2,其中x+y+2z = l，0·7<χ〈1,0.05 0.1,0.05^z^0.1〇
[0012] 進(jìn)一步方案，所述鎳鈷鎂鈦混合溶液的濃度為0.1-lmol/L，酒石酸鈉溶液的濃度 為0 · 01-0 · lmol/L，碳酸鈉溶液的濃度為0 · 5-1 · 5mol/L。
[0013] 進(jìn)一步方案，反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌反應(yīng)的溫度為30-50°C、攪拌速度為600-1000轉(zhuǎn)/ 分鐘，反應(yīng)時(shí)間為2-5h;所述反應(yīng)器中反應(yīng)物溶液的pH為7-8;所述前驅(qū)體與碳酸鋰的摩爾 比為1:0.5;所述煅燒的溫度為600-1000°C、時(shí)間為16-24h。
[0014] 進(jìn)一步方案，所述步驟(2)中金屬催化劑為(：11、？6、(：〇、？1:、48中的一種或多種，球 磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為0.1-4h。
[0015] 進(jìn)一步方案，所述步驟⑶中的氣體碳源為〇14、0)、(：2!14、(： 2!12中的一種或多種，載氣 為H2、Ar、N2中的一種或多種，氣體的流動(dòng)速率為0. l-10dm3/min。
[0016] 進(jìn)一步方案，所述步驟(3)中從常溫升溫至800-1050°C，升溫速率為10°C/min。
[0017] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明制備的碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料，可以提 高鋰離子電池的充放電容量與充放電電流密度，由于碳納米管其特殊的結(jié)構(gòu)，使鋰離子脫 嵌深度小，過(guò)程短，同時(shí)具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，比表面積達(dá)到250m 3/g、抗拉強(qiáng)度11-63GPa、良好的熱力學(xué)性能和高的化學(xué)穩(wěn)定性等;使用熱解催化法，使碳納米管包覆在鎳鈷 鎂鈦表面克服碳納米管的缺點(diǎn)，最后得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的原理示意圖；
[0019] 其中：1 -氣體碳源與載體、2-加熱電爐、3-石英管、4-混合物A。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] (I)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0023] 首先按照預(yù)定產(chǎn)物各組分過(guò)渡金屬比例計(jì)算并稱(chēng)取硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂和硫 酸氧鈦，再將上述材料加入去離子水中配制為鎳鈷鎂鈦混合濃度為〇.5mol/L的溶液a，將酒 石酸鈉配制為0.05mol/L的溶液b，將碳酸鈉配制為lmol/L的溶液c;控制體系反應(yīng)溫度在40 °C左右，將溶液a、溶液b和溶液c加入反應(yīng)器中，控制攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)溶液pH為 7.5，反應(yīng)時(shí)間3h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，干燥溫度為100 °C、時(shí)間為 24h，得到干燥的球形碳酸鹽前驅(qū)體。再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰按照摩爾比為1:0.5 進(jìn)行混合，在氧氣氣氛下煅燒，溫度為700°C，時(shí)間為20h，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料。 [0024] (2)通過(guò)球磨混合制備混合物A
[0025]選擇金屬Co做反應(yīng)催化劑，金屬Co與鎳鈷鈦鎂四元正極材料按照質(zhì)量比為1:1進(jìn) 行混合、球磨，控制行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為lh，即可得到混合物A。
[0026] (3)熱解催化反應(yīng)制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0027]如圖1所示，將混合物A置于石英管中，選擇C2H2氣體做為碳源，N2做為載體，控制兩 種氣體流速均為〇.3dm3/min，按照升溫速率為10°C/min升高溫度至800°C，保持溫度在800 °C進(jìn)行熱解催化反應(yīng)1.5h，再自然冷卻至常溫，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極 材料。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] (1)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0030] 首先按照預(yù)定產(chǎn)物各組分過(guò)渡金屬比例計(jì)算并稱(chēng)取硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂和硫 酸氧鈦，再將上述材料加入去離子水中配制為鎳鈷鎂鈦混合濃度為〇. lmol/L的溶液a，將酒 石酸鈉配制為0. 〇lmol/L的溶液b，將碳酸鈉配制為0.5mol/L的溶液c;控制體系反應(yīng)溫度在 40°C左右，將溶液a、溶液b和溶液c加入反應(yīng)器中，控制攪拌速度600轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)溶液pH為 7，反應(yīng)時(shí)間2h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，干燥溫度為100 °C、時(shí)間為24h， 得到干燥的球形碳酸鹽前驅(qū)體。再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰按照摩爾比為1:0.5進(jìn)行 混合，在氧氣氣氛下煅燒，溫度為600°C，時(shí)間為24h，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料。
[0031] (2)通過(guò)球磨混合制備混合物A
[0032]選擇金屬Cu做反應(yīng)催化劑，金屬Cu與鎳鈷鈦鎂四元正極材料按照質(zhì)量比為1.5:1 進(jìn)行混合、球磨，控制行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為4h，即可得到混合物 A0
[0033] (3)熱解催化反應(yīng)制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0034]將混合物A置于石英管中，選擇C2H2氣體做為碳源，他做為載體，控制兩種氣體流速 均為0.45dm3/min，按照升溫速率為10°C/min升高溫度至900°C，保持溫度在900°C進(jìn)行熱解 催化反應(yīng)lh，再自然冷卻至常溫，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] (1)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0037]首先按照預(yù)定產(chǎn)物各組分過(guò)渡金屬比例計(jì)算并稱(chēng)取硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂和硫 酸氧鈦，再將上述材料加入去離子水中配制為鎳鈷鎂鈦混合濃度為lmol/L的溶液a，將酒石 酸鈉配制為0. lmol/L的溶液b，將碳酸鈉配制為1.5mol/L的溶液C;控制體系反應(yīng)溫度在40 °C左右，將溶液a、溶液b和溶液c加入反應(yīng)器中，控制攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)溶液pH為8， 反應(yīng)時(shí)間5h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，干燥溫度為IOO °C、時(shí)間為24h， 得到干燥的球形碳酸鹽前驅(qū)體。再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰按照摩爾比為1:0.5進(jìn)行 混合，在氧氣氣氛下煅燒，溫度為l〇〇〇°C，時(shí)間為16h，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料。 [0038] (2)通過(guò)球磨混合制備混合物A
[0039]選擇金屬Fe做反應(yīng)催化劑，金屬Fe與鎳鈷鈦鎂四元正極材料按照質(zhì)量比為0.1:1 進(jìn)行混合、球磨，控制行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為O.lh，即可得到混合 物A0
[0040] (3)熱解催化反應(yīng)制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0041 ]將混合物A置于石英管中，選擇氣體C2H4做為碳源，氣體Ar做為載體，控制兩種氣體 流速均為0.1(11113/1^11，按照升溫速率為10°(：/1^11升高溫度至800°(：，保持溫度在800°(：進(jìn)行 熱解催化反應(yīng)1.5h，再自然冷卻至常溫，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。 [0042] 實(shí)施例4
[0043] (1)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0044]首先按照預(yù)定產(chǎn)物各組分過(guò)渡金屬比例計(jì)算并稱(chēng)取硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂和硫 酸氧鈦，再將上述材料加入去離子水中配制為鎳鈷鎂鈦混合濃度為〇.5mol/L的溶液a，將酒 石酸鈉配制為0. lmol/L的溶液b，將碳酸鈉配制為1.5mol/L的溶液C;控制體系反應(yīng)溫度在 40°C左右，將溶液a、溶液b和溶液c加入反應(yīng)器中，控制攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)溶液pH為 7.5，反應(yīng)時(shí)間3h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，干燥溫度為100 °C、時(shí)間為 24h，得到干燥的球形碳酸鹽前驅(qū)體。再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰按照摩爾比為1:0.5 進(jìn)行混合，在氧氣氣氛下煅燒，溫度為700°C，時(shí)間為20h，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料。 [0045] (2)通過(guò)球磨混合制備混合物A
[0046] 選擇金屬Fe做反應(yīng)催化劑，金屬Fe與鎳鈷鈦鎂四元正極材料按照質(zhì)量比為5:1進(jìn) 行混合、球磨，控制行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為4h，即可得到混合物A。
[0047] (3)熱解催化反應(yīng)制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0048]將混合物A置于石英管中，選擇氣體C2H4做為碳源，氣體Ar做為載體，控制兩種氣體 流速均為l〇dm3/min，按照升溫速率為10°C/min升高溫度至900°C，保持溫度在900°C進(jìn)行熱 解催化反應(yīng)lh，再自然冷卻至常溫，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。
[0049] 實(shí)施例5
[0050] (1)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0051] 首先按照預(yù)定產(chǎn)物各組分過(guò)渡金屬比例計(jì)算并稱(chēng)取硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂和硫 酸氧鈦，再將上述材料加入去離子水中配制為鎳鈷鎂鈦混合濃度為〇. lmol/L的溶液a，將酒 石酸鈉配制為0.05mol/L的溶液b，將碳酸鈉配制為lmol/L的溶液c;控制體系反應(yīng)溫度在40 °C左右，將溶液a、溶液b和溶液c加入反應(yīng)器中，控制攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)溶液pH為8， 反應(yīng)時(shí)間3h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，干燥溫度為100 °C、時(shí)間為24h，得 到干燥的球形碳酸鹽前驅(qū)體。再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰按照摩爾比為1:0.5進(jìn)行混 合，在氧氣氣氛下煅燒，溫度為700°C，時(shí)間為20h，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料。
[0052] (2)通過(guò)球磨混合制備混合物A
[0053]選擇金屬Cu做反應(yīng)催化劑，金屬Cu與鎳鈷鈦鎂四元正極材料按照質(zhì)量比為3:1進(jìn) 行混合、球磨，控制行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為3h，即可得到混合物A。
[0054] (3)熱解催化反應(yīng)制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0055] 將混合物A置于石英管中，選擇氣體CO做為碳源，氣體％做為載體，控制兩種氣體 流速均為5dm3/min，按照升溫速率為HTC/min升高溫度至800°C，保持溫度在800°C進(jìn)行熱 解催化反應(yīng)1.5h，再自然冷卻至常溫，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。
[0056] 實(shí)施例6
[0057] (1)通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0058]首先按照預(yù)定產(chǎn)物各組分過(guò)渡金屬比例計(jì)算并稱(chēng)取硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂和硫 酸氧鈦，再將上述材料加入去離子水中配制為鎳鈷鎂鈦混合濃度為〇.5mol/L的溶液a，將酒 石酸鈉配制為0. 〇lmol/L的溶液b，將碳酸鈉配制為0.5mol/L的溶液C;控制體系反應(yīng)溫度在 40°C左右，將溶液a、溶液b和溶液c加入反應(yīng)器中，控制攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)溶液pH為 7.5，反應(yīng)時(shí)間3h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，干燥溫度為100 °C、時(shí)間為 24h，得到干燥的球形碳酸鹽前驅(qū)體。再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰按照摩爾比為1:0.5 進(jìn)行混合，在氧氣氣氛下煅燒，溫度為700°C，時(shí)間為20h，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料。 [0059] (2)通過(guò)球磨混合制備混合物A
[0000]選擇金屬Ag做反應(yīng)催化劑，金屬Ag與鎳鈷鈦鎂四元正極材料按照質(zhì)量比為1:1進(jìn) 行混合、球磨，控制行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為2h，即可得到混合物A。 [0061 ] (3)熱解催化反應(yīng)制備碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料
[0062]將混合物A置于石英管中，選擇氣體CO做為碳源，氣體％做為載體，控制兩種氣體 流速均為3dm3/min，按照升溫速率為HTC/min升高溫度至900°C，保持溫度在900°C進(jìn)行熱 解催化反應(yīng)lh，再自然冷卻至常溫，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。
[0063]表1.實(shí)施例1-6正極材料與鎳鈷錳三元材料制作的扣電池?cái)?shù)據(jù)對(duì)比（除正極材料 外其余條件相同）
[0065]以上所述僅是本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料的制備方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 通過(guò)化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鎂鈦四元正極材料Li (NixC〇yMgzTiz )〇2，其中，x+y+2z= l,0.7^x<l,0.05^y^0.1,0.05^z^0.1； (2) 將金屬催化劑與鎳鈷鎂鈦四元正極材料按質(zhì)量比為0.1-5:1進(jìn)行球磨混合，得到混 合物A; (3) 將混合物A置于石英管中，通入氣體碳源與載氣，升高反應(yīng)溫度，使氣體碳源與混合 物A發(fā)生催化熱解反應(yīng)，待降至室溫后，即可得到碳納米管復(fù)合鎳鈷鎂鈦四元正極材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1)中通過(guò)化學(xué)共沉淀法制 備鎳鈷鎂鈦四元正極材料的步驟為:按照鎳鈷鎂鈦四元正極材料中鎳、鈷、鎂、鈦四元素的 摩爾比，將硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂、硫酸氧鈦與去離子水混合配制為鎳鈷鎂鈦混合溶液;再 將鎳鈷鎂鈦混合溶液、酒石酸鈉溶液和碳酸鈉溶液一起加入反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌反應(yīng);反應(yīng) 沉淀物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得球形碳酸鹽前驅(qū)體;再將球形碳酸鹽前驅(qū)體與碳酸鋰進(jìn)行球 磨混合，并在氧氣氣氛下煅燒，即可得到鎳鈷鈦鎂四元正極材料Li(Ni xC〇yMgzTiz)02,其中x+ y+2z=l, 0.7^x<l, 0.05^y^0.1, 0.05^z^0.1〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述鎳鈷鎂鈦混合溶液的濃度為0.1-lmol/L，酒石酸鈉溶液的濃度為0.01-0 .lmol/L，碳酸鈉溶液的濃度為0.5-1.5mol/L〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌反應(yīng)的溫度為 30-50 °C、攪拌速度為600-1000轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間為2-5h;所述反應(yīng)器中反應(yīng)物溶液的pH為 7-8;所述前驅(qū)體與碳酸鋰的摩爾比為1:0.5;所述煅燒的溫度為600-1000°C、時(shí)間為16-5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中金屬催化劑為Cu、Fe、 Co、Pt、Ag中的一種或多種，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為0.1-4h。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的氣體碳源為CH4、C0、 C2H4、C2H2中的一種或多種，載氣為H2、Ar、N 2中的一種或多種，氣體的流動(dòng)速率為0.1-10dm3/ min〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（3)中從常溫升溫至800-1050°C，升溫速率為 10°C/min。
【文檔編號(hào)】H01M10/05GK106058218SQ201610662237
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月12日 公開(kāi)號(hào)201610662237.5, CN 106058218 A, CN 106058218A, CN 201610662237, CN-A-106058218, CN106058218 A, CN106058218A, CN201610662237, CN201610662237.5
【發(fā)明人】荊孟娜, 張傳明, 厲運(yùn)杰, 楊思文
【申請(qǐng)人】合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司