[发明专利]一种表面包覆Li2TiO3和表层掺杂Ti的高镍材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种表面包覆Li₂TiO₃和表层掺杂Ti的高镍材料及制备方法，属于化学储能电池领域。所述材料以总体质量为100％计，表面包覆层Li₂TiO₃中的Ti的质量分数为0.1‑10％，表层掺杂的Ti的质量分数为0.1‑10％，除了Li₂TiO₃和表层中掺杂的Ti以外，其余为高镍材料，所述表面包覆Li₂TiO₃的厚度为0.01～5nm，所述表层是指从高镍材料表面到深度≤1微米之间的层。所述方法以氢氧化物共沉淀法制备镍钴氢氧化物，再通过钛酸四丁酯的水解在材料表面形成TiO₂层，混锂之后表面形成Li₂TiO₃包覆层，同时表层也有Ti掺杂，利用两者协同作用改善高镍材料的电化学性能和结构稳定性。

技术领域

本发明涉及一种表面包覆Li₂TiO₃和表层掺杂Ti的高镍材料及制备方法，具体涉及一种利用Li₂TiO₃表面包覆和表层Ti掺杂的协同作用改善高镍材料性能的方法，属于化学储能电池领域。

背景技术

近年来，我国的新能源汽车产业蓬勃发展，动力电池市场空间广阔。目前动力电池仍以磷酸铁锂电池为主，但其比能量有限，未来将难以满足乘用车在续航里程方而的需求。因此，追求高比能量是锂离子动力电池的重要研发方向。对LiNiO₂进行掺杂改性得到层状氧化物正极材料，其中当Ni含量占过渡金属质量总和的50％以上时，该层状氧化物正极材料为高镍层状正极材料，简称高镍材料。高镍材料具有比容量高、能量密度高的特点，逐渐在锂离子电池市场中占据重要位置。但由于高镍材料的循环性能和安全性能随镍含量的增加而逐渐恶化。上述问题很大程度上限制了高镍正极材料的在锂离子动力电池中的规模化应用。

传统的改善高镍正极材料的手段主要是通过形成表面惰性包覆层来抑制电解液和正极材料的直接接触，虽然在一定程度上提高了电化学稳定性，但同时也会增加阻抗，进而增加电化学工程中的能耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种表面包覆Li₂TiO₃和表层掺杂Ti 的高镍材料；目的之二在于提供一种表面包覆Li₂TiO₃和表层掺杂Ti的高镍材料的制备方法，所述方法利用Li₂TiO₃表面包覆和表层Ti掺杂的协同作用改善高镍材料性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种表面包覆Li₂TiO₃和表层掺杂Ti的高镍材料，所述材料以总体质量为 100％计，表面包覆层Li₂TiO₃中的Ti的质量分数为0.1-10％，表层掺杂的Ti的质量分数为0.1-10％，除了Li₂TiO₃和表层中掺杂的Ti以外，其余为高镍材料，所述表面包覆Li₂TiO₃的厚度为0.01～5nm，所述表层是指从高镍材料表面到深度≤1微米之间的层。

一种表面包覆Li₂TiO₃和表层掺杂Ti的高镍材料的制备方法，所述方法具体步骤如下：

步骤1.将镍的可溶性无机盐和钴的可溶性无机盐用去离子水配制成混合盐溶液，氢氧化钠和氨水用去离子水配制成混合碱溶液，氨水作为络合剂，控制反应速率；