本發(fā)明涉及鋰電池正極制作技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料。
背景技術(shù)：
隨著社會的快速發(fā)展，能源與環(huán)境的問題日益突出，尋找新的清潔能源來代替石油資源變得更為迫切。動力電池作為一種新型清潔能源受到了世界各國的重視。動力電池是電動車、電動工具等可移動用電器具的核心部件，以動力電池為主要或輔助動力源的純電動汽車(EV)或混合動力電動汽車(HEV)是汽車業(yè)的主要發(fā)展方向之一。同時，國家加快了能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能等可再生二次能源。這些能源存在不連續(xù)和不穩(wěn)定等缺點，在使用過程中需要配套儲能設(shè)備。新能源汽車和大規(guī)模儲能系統(tǒng)的發(fā)展，為鋰離子電池行業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇和更廣闊的發(fā)展空間。同時，也對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。
鈷酸鋰是作為鋰離子電池正極材料，比目前商業(yè)化的碳正極材料具有較大的優(yōu)勢：首先鈷酸鋰是“零應(yīng)變材料”，鋰離子嵌入前后的晶體結(jié)構(gòu)不變，晶格常數(shù)和體積變化很小，從而提高了電極的循環(huán)性能和使用壽命，減少了隨循環(huán)次數(shù)增加而帶來的比容量大幅度衰減；鈷酸鋰具有比碳正極更優(yōu)良的循環(huán)性能；鈷酸鋰的化學(xué)擴散系數(shù)比碳正極材料的擴散系數(shù)大一個數(shù)量級，高的擴散系數(shù)使得該正極材料可以快速、多循環(huán)充放電。為此，研制一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料，其由以下組份制成：碳源，金屬氧化物和三元材料；通過復(fù)合實現(xiàn)鈷、鎳、鋰和錳在材料中的均勻分布，其中鈷在復(fù)合正極材料中所占重量比例為5～10％，鎳在復(fù)合正極材料中所占重量比例為10～20％，鋰在復(fù)合正極材料中所占重量比例為20～40％，錳在復(fù)合正極材料中所占重量比例為15～30％，其余為其它正極材料元素。
進(jìn)一步地，所述金屬氧化物為層狀鹽結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、二氧化錳、錳酸鋰，磷酸鐵鋰。
進(jìn)一步地，所述三元材料為鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰，所述碳源為碳包。
一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，其包括以下步驟：
(1)量取碳源，加入去離子水中，制成溶液A；
(2)分別量取與步驟(1)所述碳源物質(zhì)的量的比為10:1的金屬氧化物，分散于去離子水中，制成分散液B；
(3)將分散液A、分散液B和三元材料混合后倒入高溫反應(yīng)釜中，然后置于500～700℃條件的烘箱中反應(yīng)1～2小時，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用去離子水或乙醇洗滌，在60～120℃條件下干燥得到LiCoO2/C半成品；
(4)將步驟(3)所得的半成品在二氧化硫中、100～300℃條件下燒結(jié)8～12h，所得產(chǎn)物即得納米級LiCoO2/C材料。
進(jìn)一步地，步驟(4)所述分散液A、分散液B和三元材料混合，在磁力攪拌下進(jìn)行，并持續(xù)攪拌20分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明的一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料，本發(fā)明采用的是水熱合成法與固相處理相結(jié)合，鈷在水中分散再與鋰在較高溫下發(fā)生反應(yīng)，實現(xiàn)了分子級別的分散，顆粒的分布更均勻，使得產(chǎn)品的尺寸能保持在納米尺寸。納米級的鈷酸鋰材料同時在水熱動態(tài)環(huán)境下實現(xiàn)離子交換，反應(yīng)更為充分，熱能及動能轉(zhuǎn)換為材料內(nèi)部能，大大縮短了處理時間，提高了產(chǎn)率，降低了能源消耗和成本，簡化了工藝條件，原材料選擇范圍寬，易于在工業(yè)上實施。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例1
一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料，其由以下組份制成：碳源，金屬氧化物和三元材料；通過復(fù)合實現(xiàn)鈷、鎳、鋰和錳在材料中的均勻分布，其中鈷在復(fù)合正極材料中所占重量比例為5％，鎳在復(fù)合正極材料中所占重量比例為10％，鋰在復(fù)合正極材料中所占重量比例為20％，錳在復(fù)合正極材料中所占重量比例為15％，其余為其它正極材料元素。
所述金屬氧化物為層狀鹽結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、二氧化錳、錳酸鋰，磷酸鐵鋰。
所述三元材料為鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰，所述碳源為碳包。
一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，其包括以下步驟：
(1)量取碳源，加入去離子水中，制成溶液A；
(2)分別量取與步驟(1)所述碳源物質(zhì)的量的比為10:1的金屬氧化物，分散于去離子水中，制成分散液B；
(3)將分散液A、分散液B和三元材料混合后倒入高溫反應(yīng)釜中，然后置于500℃條件的烘箱中反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用去離子水或乙醇洗滌，在60℃條件下干燥得到LiCoO2/C半成品；
(4)將步驟(3)所得的半成品在二氧化硫中、100℃條件下燒結(jié)8h，所得產(chǎn)物即得納米級LiCoO2/C材料。
進(jìn)一步地，步驟(4)所述分散液A、分散液B和三元材料混合，在磁力攪拌下進(jìn)行，并持續(xù)攪拌20分鐘。
實施例2
一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料，其由以下組份制成：碳源，金屬氧化物和三元材料；通過復(fù)合實現(xiàn)鈷、鎳、鋰和錳在材料中的均勻分布，其中鈷在復(fù)合正極材料中所占重量比例為10％，鎳在復(fù)合正極材料中所占重量比例為20％，鋰在復(fù)合正極材料中所占重量比例為40％，錳在復(fù)合正極材料中所占重量比例為30％，其余為其它正極材料元素。
進(jìn)一步地，所述金屬氧化物為層狀鹽結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、二氧化錳、錳酸鋰，磷酸鐵鋰。
進(jìn)一步地，所述三元材料為鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰，所述碳源為碳包。
一種氧化物/碳復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，其包括以下步驟：
(1)量取碳源，加入去離子水中，制成溶液A；
(2)分別量取與步驟(1)所述碳源物質(zhì)的量的比為10:1的金屬氧化物，分散于去離子水中，制成分散液B；
(3)將分散液A、分散液B和三元材料混合后倒入高溫反應(yīng)釜中，然后置于700℃條件的烘箱中反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用去離子水或乙醇洗滌，在120℃條件下干燥得到LiCoO2/C半成品；
(4)將步驟(3)所得的半成品在二氧化硫中、300℃條件下燒結(jié)12h，所得產(chǎn)物即得納米級LiCoO2/C材料。
進(jìn)一步地，步驟(4)所述分散液A、分散液B和三元材料混合，在磁力攪拌下進(jìn)行，并持續(xù)攪拌20分鐘。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。