【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及正極材料，具體公開了一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法及應用。
技術介紹
1、鋰電池的工作電壓高、能量密度大、循環性能好，在各領域都有廣泛的應用。鋰離子電池的性能主要由正極材料決定。鈷酸鋰正極材料易于合成、比能量高、生產工藝成熟，是使用較多的鋰離子電池正極材料。
2、為了進一步提高鈷酸鋰正極材料的的循環穩定性，現有技術常對鈷酸鋰正極材料進行表面包覆。然而，現有包覆材料存在鋰離子擴散系數較低、導電率較低、與鈷酸鋰材料基體結合性較差等問題，限制了鈷酸鋰正極材料的應用。因此，研究一種放電倍率大、循環穩定性好的改性鈷酸鋰正極材料的制備方法具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法及應用，以解決現有技術中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
3、s1：將聚乙烯醇改性多孔石墨烯、磷柳酸、5-硼吡啶羧酸加入水中，混合均勻，加入硫酸鋅，加溫加壓，110~120℃反應8~10h，加入羧甲基殼聚糖、硫酸鋅，繼續反應3~4h，除去溶劑，得改性石墨烯；
4、s2：將羧甲基殼聚糖加入水中攪拌溶解，加入改性石墨烯，混合均勻，得改性液；將改性液噴涂于鈷酸鋰表面，干燥，得表面有改性層的改性鈷酸鋰正極材料。
5、較為優化地，所述改性石墨烯包括以下原料，按質量份數計：10~12份聚乙烯醇改性多孔石墨烯、2.5~4份磷柳酸、2~
6、較為優化地，所述改性石墨烯的具體制備方法為：將10~12份聚乙烯醇改性多孔石墨烯、2.5~4份磷柳酸、2~3份5-硼吡啶羧酸加入150~200份水中，混合均勻，加入1~2份硫酸鋅，加溫加壓，110~120℃反應8~10h，加入3~4份羧甲基殼聚糖、0.5~1份硫酸鋅，110~120℃反應3~4h，除去溶劑，得改性石墨烯。
7、較為優化地，所述改性液包括以下原料，按質量份數計：3~5份羧甲基殼聚糖、120~150份水、0.6~1份改性石墨烯。
8、較為優化地，所述改性鈷酸鋰正極材料的制備方法包括以下步驟：將改性液按質量比（1~1.1）:1噴涂于改性鈷酸鋰表面，干燥，得改性鈷酸鋰正極材料。
9、較為優化地，所述聚乙烯醇改性多孔石墨烯的制備包括以下步驟：將多孔氧化石墨烯分散于水中，得分散液；加入聚乙烯醇，攪拌均勻，加入氨水溶液、水合肼溶液，攪拌均勻，85~90℃攪拌4~5h，洗滌、離心，得聚乙烯醇改性多孔石墨烯。
10、較為優化地，所述分散液濃度為4~5mg/ml；所述聚乙烯醇改性多孔石墨烯包括以下原料，按質量份數計：150~200份分散液、6~7份聚乙烯醇、20~30份25%的氨水溶液、1~2份80%的水合肼溶液。
11、較為優化地，所述鈷酸鋰經改性，得改性鈷酸鋰后再使用，具體包括以下步驟：將多孔石墨烯和鈷酸鋰混合，550~650℃下加熱5~6h，冷卻，得到改性鈷酸鋰。
12、較為優化地，所述改性鈷酸鋰包括以下原料，按質量份數計：0.6~1份多孔石墨烯、10~15份鈷酸鋰。
13、與現有技術相比，本專利技術所達到的有益效果是：將多孔石墨烯與鈷酸鋰摻雜，并通過熱處理復合，石墨烯具有很好的導電性，其多孔結構增加材料的比表面積，為鋰離子的傳輸提供了通道，且能提高與改性層的結合力；多孔石墨烯的摻入量不宜過多，多孔結構過多可能導致結構穩定性下降；
14、改性液包括羧甲基殼聚糖與改性石墨烯，改性石墨烯的制備包括以下步驟：先以聚乙烯醇改性多孔氧化石墨烯，聚乙烯醇有提高分散性、改善粘度、提高穩定性的作用，且其鏈段較長，有助于成膜性的提高；同時，聚乙烯醇中包含多個羥基，可為后續反應提供反應位點；后續反應顯引入磷柳酸、5-硼吡啶羧酸；磷柳酸中的p-o對o原子具有穩定作用，有穩定鈷酸鋰表面結構的作用，同時磷柳酸具有緩蝕的作用，可抑制co原子的溶解；5-硼吡啶羧酸含有氮和硼，氮和硼的共摻雜可以增加碳的缺陷位，提高正極材料放電倍率；上述兩種物質按一定比例加入，一方面提高鈷酸鋰表面穩定性，一方面增加鋰離子通道，起到協同作用提高循環穩定性與放電倍率。
15、引入磷柳酸、5-硼吡啶羧酸后，再加入羧甲基殼聚糖進行反應，提高與改性液中羧甲基殼聚糖的相容性，且羧甲基殼聚糖中含有大量羧基，提高與改性鈷酸鋰基體的結合力；羧甲基殼聚糖空間位阻較大，如果與磷柳酸、5-硼吡啶羧酸同步加入進行反應，可能會影響接枝率，導致性能下降；
16、改性液與改性鈷酸鋰中均加入多孔石墨烯，鋰離子的遷移擴散能力好，有利于提高放電倍率和循環性能。
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1.一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性石墨烯包括以下原料，按質量份數計：10~12份聚乙烯醇改性多孔石墨烯、2.5~4份磷柳酸、2~3份5-硼吡啶羧酸、3~4份羧甲基殼聚糖。
3.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性液包括以下原料，按質量份數計：3~5份羧甲基殼聚糖、120~150份水、0.6~1份改性石墨烯。
4.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性鈷酸鋰正極材料的制備方法包括以下步驟：將改性液按質量比（1~1.1）:1噴涂于改性鈷酸鋰表面，干燥，得改性鈷酸鋰正極材料。
5.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述聚乙烯醇改性多孔石墨烯的制備包括以下步驟：將多孔氧化石墨烯分散于水中，得分散液；加入聚乙烯醇，攪拌均勻，加入氨水溶液、水合肼溶液，攪拌均勻，85~90℃攪拌4~5h，洗滌、離心，得聚乙烯醇改性多孔石墨烯。
...【技術特征摘要】
1.一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性石墨烯包括以下原料，按質量份數計：10~12份聚乙烯醇改性多孔石墨烯、2.5~4份磷柳酸、2~3份5-硼吡啶羧酸、3~4份羧甲基殼聚糖。
3.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性液包括以下原料，按質量份數計：3~5份羧甲基殼聚糖、120~150份水、0.6~1份改性石墨烯。
4.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性鈷酸鋰正極材料的制備方法包括以下步驟：將改性液按質量比（1~1.1）:1噴涂于改性鈷酸鋰表面，干燥，得改性鈷酸鋰正極材料。
5.根據權利要求1所述的一種改性鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述聚乙烯醇改性多孔石墨烯的制備包括以下步驟：將多孔氧化石墨烯分散于水中，得分散液；加入聚乙烯醇，攪拌均勻，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊克濤，王彥剛，楊榮，張浩，張銀鵬，王雪龍，
申請(專利權)人：南京寒銳新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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