[发明专利]一种磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

一种磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将富锂锰基前驱体与锂源混合、研磨，在空气气氛下煅烧，冷却；（2）将富锂锰基正极材料分散于无水有机溶剂Ⅰ中，搅拌均匀；再加入钛源，搅拌均匀，得黑色悬浊液a；（3）称取锂源和磷源，在无水有机溶剂Ⅱ中加入锂源和磷源，搅拌均匀，得混合悬浊液b；（4）将混合悬浊液b加入黑色悬浊液a中反应，油浴蒸干，得干凝胶粉；（5）将干凝胶粉置于还原性气氛下煅烧，即成。本发明磷酸钛锂作为表面包覆层，不仅可以缓解二次颗粒的破裂和层状‑尖晶石相变，而且能提高正极‑电解质界面动力学，使磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料复合材料具有优异的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种正极材料的制备方法，具体涉及一种磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比能量密度高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、自放电率低等优点，自问世以来一直占领着便携式电池的高端市场。

富锂锰基正极材料是目前锂离子电池研究中最受关注的一种材料，可用通式xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni、Co、Mn，0x1)表示；其拥有高容量、高热稳定性、高能量密度等诸多优点，但其也存在严重的电压衰减和电导率低等问题。这是由于在充放电过程中，Mn离子从八面体间隙向四面体间隙迁移，导致Li₂MnO₃相从单斜结构向尖晶石结构转变，从而在电化学性能上表现为严重的电压衰减。表面包覆技术可以抑制基体材料的体积变化、减少因材料与电解液接触而产生的寄生反应等。因此选取合适的表面包覆材料是减少Li₂MnO₃物相转变的有效手段。

快离子导体磷酸钛锂(LiTi₂(PO4)₃)的间距与Li⁺半径最为匹配，且其具有三维空间框架的晶体结构，有助于Li⁺的快速脱嵌，具有良好的电化学性能。

CN107591529A公开了一种使用水热方法将磷酸钛锂包覆在镍钴锰三元正极材料合成方法，但是，所得材料0.1C下，首次放电容量仅为173 .7mAh/g，电化学性能有待提高；并且，水热方法具有一定的不可控性，产率较低，不适宜规模化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料的制备方法，采用溶胶凝胶法制备磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料，提高材料的循环稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将富锂锰基前驱体与锂源混合、研磨，在空气气氛下煅烧，冷却，即得到富锂锰基正极材料；

（2）将步骤（1）所得富锂锰基正极材料分散于无水有机溶剂Ⅰ中，搅拌均匀；再加入钛源，搅拌均匀，得黑色悬浊液a；

（3）以步骤（2）中钛源中的钛的物质的量来计算，按物质的量之比Li:Ti:P=1:2:3的比例称取锂源和磷源，在无水有机溶剂Ⅱ中加入锂源和磷源，搅拌均匀，得混合悬浊液b；

（4）将步骤（3）所得混合悬浊液b加入步骤（2）所得黑色悬浊液a中反应，油浴蒸干，得干凝胶粉；

（5）将步骤（4）所得干凝胶粉置于气氛下煅烧，即成。