一种构建MoS2/NiO/TiO2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法与流程

本发明涉及到一种构建mos2/nio/tio2提高磷酸锰铁锂电化学性能的方法，改性后的磷酸锰铁锂可作为锂离子电池正极材料，用于制造各种类型的动力电池。

背景技术：

1、随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，近年来，太阳能、风能和地热能等可再生能源的收集和转化受到越来越多的研究者的关注。用作储能的锂离子电池作为能量存储设备已广泛应用于便携式电子产品，如手机、笔记本电脑和相机等。如今，锂离子电池在大型储能电站、新能源汽车等领域有着更广阔的应用前景。然而锂离子电池虽在20多年的发展中已经取得了长足的进步，但其目前的能量和功率密度仍然不能满足电动汽车对续航里程和充电速度的要求，而正极材料在电池的成本、重量和体积中占有相当大的比重，是制约高性能电池发展的核心因素。其中磷酸锰铁锂作为一种新型正极材料，具有高能量密度、高电压平台、安全性能好等优点，被认为是一种很有前途的锂离子电池正极材料。

2、然而由于磷酸锰铁锂具有橄榄石型结构，feo6和mno6位于八面体上，不存在连续的feo6（mno6）共棱八面体网络，而是通过po4四面体连接，这使得其导电性很差。与此同时，po4四面体位于feo6（mno6）八面体之间，阻塞了锂离子扩散通道，限制锂离子仅能在一维通道中运动，导致锂离子的扩散速率比较低，表现出较差的倍率性能。这些缺点导致磷酸锰铁锂无法完全发挥其电化学性能，也限制了其进一步的大规模商业应用。因此，提高磷酸锰铁锂电导率，优化磷酸锰铁锂材料电性能具有重大意义。

技术实现思路

1、基于以上问题，本发明提供了一种磷酸锰铁锂改性的方法，通过合成二硫化钼、氧化镍、二氧化钛纳米颗粒，包覆在磷酸锰铁锂表面，该制备工艺简单，且提高了材料的导电性，以满足动力电池和电子设备等的性能需求。

2、为解决上诉技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，步骤如下：

4、s1：将硝酸镍、氢氧化钠充分混合，加入水，超声震荡至混匀得到镍锂混合液；将钼酸铵、硫脲溶液充分混合，加入水，超声震荡至混匀得到钼源混合液；

5、s2：将s1得到的镍锂混合液、钼源混合液分别经水热反应后分别得到nio和mos2固体颗粒；

6、s3：取钛酸四丁酯、mos2固体颗粒、nio固体颗粒于醇溶液中，搅拌均匀后加入盐，静置后洗涤、真空干燥，得到mos2/nio/tio2固体颗粒；

7、s4：将得到的mos2/nio/tio2固体颗粒与磷酸铁锰锂颗粒按比例混合，加入水搅拌后静置，离心洗涤后于烘干，得到mos2/nio/tio2复合材料包覆的磷酸锰铁锂正极材料。

8、所述的镍盐选自ni(no3)2、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍中的任意一种，所述的镍盐与氢氧化钠的质量之比为1：2-3。或者直接采用购买的硝酸镍。

9、所述s1中硝酸镍与氢氧化钠质量之比为1：2-3。

10、所述s1中钼酸铵、硫脲的质量之比为1：2~3。

11、所述s2中水热反应釜的加热温度为180-230℃，保温时长为10-24 h。

12、所述s3钛酸四丁酯、mos2固体颗粒、nio固体颗粒质量之比为1-2.5：2~3：2~3。

13、所述s3中盐为氯化钾、氯化钠、氯化钙、氯化镁中的任意一种；盐的浓度为0.1-0.3m。盐的加入为了避免ph值对钛酸丁酯水解的影响。

14、所述s4中mos2/nio/tio2与磷酸铁锰锂颗粒质量之比为2~3：1。

15、所述s4中搅拌时长为：24-30h；真空干燥箱温度为60-80℃，干燥1-2h。

16、本发明的技术方案中，通过水热反应法合成mos2和nio纳米颗粒，钛酸四丁酯水解产生二氧化钛纳米颗粒，共包覆在磷酸锰铁锂正极材料表面，通过引入具有良好导电性的mos2/nio/tio2达到提高材料电导率和离子扩散率的目的。

17、本发明有益效果如下：

18、1.通过水热反应和水解反应，制备出一种mos2/nio/tio2复合材料，首次实现了mos2/nio/tio2复合材料共包覆在磷酸锰铁锂正极材料表面。半导体复合材料包覆在材料表面，提供了大量的活性位点，有利于提高电池的比容量，且三种材料复合后具有较高的电导率和离子传输性能，有利于提高电池的能量密度。

19、2.改性后的磷酸锰铁锂正极材料的导电性明显提高，比容量均得到提升。

技术特征：

1.一种构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述的镍盐选自ni(no3)2、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍中的任意一种，所述的镍盐与氢氧化钠的质量之比为1：2-3。

3.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s1中氢氧化镍、氢氧化钠质量之比为1：2-3。

4.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s1中钼酸铵、硫脲的质量之比为1：2~3。

5.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s2中水热反应釜的加热温度为180-230℃，保温时长为10-24 h。

6.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s3钛酸四丁酯、mos2固体颗粒、nio固体颗粒质量之比为1-2.5：2~3：2~3。

7.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s3中盐为氯化钾、氯化钠、氯化钙、氯化镁中的任意一种；其中盐的加入0.5ml，盐的浓度为0.1 m。

8.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s4中mos2/nio/tio2与磷酸铁锰锂颗粒质量之比为2~3：1。

9.根据权利要求1所述的构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，其特征在于：所述s4中搅拌时长为：24-30h；真空干燥箱温度为60-80℃，干燥1-2h。

10.一种构建mos2/nio/tio2包覆磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的改性方法制备得到。

技术总结本发明公开了一种构建MoS<subgt;2</subgt;/NiO/TiO<subgt;2</subgt;包覆磷酸锰铁锂正极材料的改性方法，第一步制备前驱体氢氧化镍，将硝酸镍、氢氧化钠和钼酸铵、硫脲分别混合搅拌均匀，在聚四氟乙烯水热反应釜中反应得到MoS<subgt;2</subgt;和NiO固体颗粒；第二步将MoS<subgt;2</subgt;、NiO与钛酸四丁酯搅拌均匀后加入氯化钾，静置后得到MoS<subgt;2</subgt;/NiO/TiO<subgt;2</subgt;复合颗粒；最后将该复合颗粒与磷酸锰铁锂颗粒混合，搅拌，得到MoS<subgt;2</subgt;/NiO/TiO<subgt;2</subgt;包覆磷酸锰铁锂正极材料。通过该方法改性后的磷酸锰铁锂导电性增大，比容量、倍率性能以及稳定性均得到显著提升。其首次充放电比容量可达153.8~156.7 mAh/g，在2C倍率下比容量达132.4~140.0 mAh/g。本发明所采用的改性方法制备工艺简单，首次实现了通过在磷酸锰铁锂表面构建MoS<subgt;2</subgt;/NiO/TiO<subgt;2</subgt;复合材料，达到提高电性能的目的。技术研发人员：刘爱平,王杰,郑磊,沈维云,王祖静受保护的技术使用者：湖北兴发化工集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17