[发明专利]一种磷酸钛钇锂修饰的高镍正极复合材料及其制备方法

说明书

一种磷酸钛钇锂修饰的高镍正极复合材料及其制备方法。本发明正极复合材料的化学式为mLiNi_xCo_yMn_zY_0.01qO₂•nLi_pY_qTi_w(PO₄)₃，呈粒径为3~6μm的单晶颗粒，表层包覆有磷酸钛钇锂形成的均匀包覆层，厚度为3~5nm。本发明方法包括以下步骤：将锂源和钇源均匀分散于磷源溶液中，然后加入钛源，分散均匀，得混合液；加入前驱体LiNi_xCo_yMn_zO₂，搅拌条件下蒸发溶剂，得前驱体浆料，真空干燥，得预烧物；对预烧物进行研磨，得预烧粉末，然后在氧气气氛下烧结，即成。本发明正极复合材料组装的电池首次放电容量高，循环稳定性好。本发明制备方法简单合理，成本较低。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种磷酸钛钇锂修饰的高镍正极复合材料及其制备方法。

背景技术

高镍正极材料是近几年迅速发展的一种新型锂离子电池正极材料，由于具有能量密度高、价格低廉、理论能量密度大等优点，被广泛的应用于科学研究和商业领域。不同比例的镍钴锰酸锂材料具有不同的性能，提高Ni的含量，其电容量也会相应的提高，高镍正极材料具有极高的能量密度。但是，镍含量的增加，会使电池的循环性能和热稳定性变差，主要表现在循环充放电容量损失和高温环境下容量的大幅衰减。该缺点限制了高镍正极材料的应用。

目前，部分研究者通过采用磷酸钛锂对镍材料进行包覆，改变材料的性能，增加导电性、循环稳定性及安全性。

CN107591529 A公开了一种磷酸钛锂包覆镍钴锰三元正极材料及其制备方法，所述磷酸钛锂的质量百分含量为1～10wt%，形成厚度1～2nm的均匀包覆层；为粒径5～15μm的球形颗粒。所述方法为：（1）将钛源分散，搅拌，滴加水，搅拌，得乳白色悬浊液；（2）加入锂源和磷源，搅拌，得混合悬浊液；（3）水热反应，离心洗涤，烘干，得磷酸钛锂前驱体；（4）与镍钴锰三元正极材料研磨，烧结，即成。本发明材料组装的电池，在2.5～4.3V，0.1C下，分别在0.1C、0.5C、1C、2C、5C 倍率下，放电克容量为170.7mAh/g、168mAh/g、164.5 mAh/g、159.9mAh/g、153.5mAh/g；在 以上各倍率各循环10圈后，在0.1C倍率下，放电克容量仍可以达到160 mAh/g，循环50圈后， 放电克容量仍可以达到152 mAh/g，保持率为95%。

CN107492643A公开了一种磷酸钛锂包覆镍钴锰酸锂LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料及其制备方法，将用共沉淀法制备的羟基镍钴锰Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂前驱体与碳酸锂Li₂CO₃在无水乙醇介质中球磨，干燥后所得粉末于马弗炉中煅烧，冷却后过筛得到镍钴锰酸锂LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料；将LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在无水乙醇和丙酮混合溶液中超声分散均匀后，加入钛酸四丁酯C₁₆H₃₆O₄Ti，搅拌60分钟，然后缓慢滴加10 mL去离子水，搅拌60分钟，最后加入磷酸二氢氨NH₄H₂PO₄、氢氧化锂LiOH·H₂O搅拌9小时；过滤、洗涤、干燥，得到粉末在马弗炉中进行烧结，冷却后过筛得到磷酸钛锂LiTi₂(PO₄)。该材料组装的电池，在0.5 C时， 首次放电比容量达188 mAh/g，经过50次循环后其放电比容量为166.8 mAh/g。