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专利号: 2019101511257
申请人: 河南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:将包覆材料金属前驱体溶液与锂离子电池正极材料溶液混合,充分干燥形成凝胶,凝胶在惰性气氛下煅烧,增加正极材料的表面氧缺陷位,促使包覆过程中包覆层中的金属阳离子扩散进入正极材料表面氧缺陷位,进而梯度扩散进入正极材料LNMO的表面晶格,随着深度的增加而逐渐减少,形成类钉子型表面掺杂结构,在形成表面包覆层的同时对正极材料表面晶格起到钉扎效应,进而对锂离子电池进行表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰,得到表面修改改性的锂离子电池高电压正极材料,包覆层金属阳离子扩散至正极材料表面晶格形成固溶体缓冲层,可缓解过渡金属离子溶出所造成的结构退化,并提高包覆层与活性材料之间的界面兼容性。

2.根据权利要求1所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述包覆层为Li2SiO3、Li2SnO3、Li2ZrO3、Li2RuO3、LiNiO2、Li3VO4、Li4Ti5O12、Li2MoO3、LiNbO3、LiAlO2、LiAlSiO4、Li2GeO3、Li3V2(PO4)3、LiTi2(PO4)3、Li7La3Zr2O12、Li2.5Na0.5V2(PO4)3、Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3或Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3。

3.根据权利要求1所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述表面修改改性的锂离子电池高电压正极材料中包覆层与正极材料的化学计量比为(0.005-0.05):1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于具体步骤如下:(1)称取一定质量的包覆材料金属前驱体、正极材料及柠檬酸分别溶解或分散于溶剂中,继而将上述溶液混合并充分搅拌;

(2)将步骤(1)所得的混合溶液搅拌蒸发得到溶胶状物质,干燥得到干凝胶包覆的活性材料;

(3)将步骤(2)所得的干凝胶包覆的活性材料在惰性气氛下煅烧,将反应产物冷却、清洗、过滤,得到表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰的LNMO正极材料。

5.根据权利要求4所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述步骤(1)中包覆材料金属前驱体为锂的化合物和金属化合物的混合物:所述锂的化合物为乙酸锂、氢氧化锂或硝酸锂中的一种,金属化合物为Si、Sn、Zr、Ru、Ni、V、Ti、M、Nb、Al、Ge、La和Na的化合物中的一种或两种,锂的化合物和金属化合物的质量比为1:(0.3-2)。

6.根据权利要求4所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述步骤(1)中包覆材料金属前驱体为锂的化合物、金属化合物和磷酸二氢铵的混合物,所述锂的化合物为乙酸锂、氢氧化锂或硝酸锂中的一种,金属化合物为Si、Sn、Zr、Ru、Ni、V、Ti、Mo、Nb、Al、Ge、La和Na的化合物中的一种或两种,锂的化合物、金属化合物和磷酸二氢铵的质量比为1:(0.3-2):(0.45-3)。

7.根据权利要求4所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述步骤(1)中溶剂为去离子水、超纯水、无水乙醇、甲醇、乙二醇、丙酮、乙醚、石油醚、正丁醇、二氯甲烷、乙醛、丙三醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述步骤(2)中干燥温度为90 150℃,干燥时间为8-24h。

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9.根据权利要求4所述的一步法表面包覆和梯度掺杂一体化双修饰LNMO正极材料的方法,其特征在于:所述步骤(3)中惰性气氛为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气中的一种或几种;

煅烧温度为400 600℃,煅烧时间为4 6h。

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