[发明专利]一种快离子导体表面包覆的固溶体正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快离子导体表面包覆的新型锂离子电池正极材料，属于属于新能源材料领域。

背景技术

近年来，富锂固溶体正极材料xLi₂MnO₃•1-xLiMO₂(0<x<1,M=Ni,Co,Mn)由于其具有较高的放电比容量，循环性能较好，能量密度高，而成为人们的研究热点，被认为是新一代电动汽车用锂离子动力电池的首选正极材料。

但是随着研究的深入，人们发现富锂固溶体正极材料还存在着倍率性能较差等缺点；这些缺点严重影响了富锂固溶体正极材料在电动汽车领域的应用，因此很有必要对其进行修饰改进，以提高其倍率性能。目前研究表明，表面包覆C，LiNiPO₄，LiCoPO₄等物质有利于提高其倍率性能。但是就目前报道的结果来看，其倍率性能仍不能满足电动汽车对锂离子电池的要求。因为上述包覆物本身不属于快离子导体，锂离子的导电系数较低，影响了固溶体正极材料率性能的提高。因此有必要发明新的包覆型固溶体正极材料，提高锂离子在正极材料表面的离子导电系数，进而提高固溶体正极材料的倍率性能，推进固溶体正极材料电动汽车用锂离子电池领域的发展。

发明内容

本发明提供了一种快离子导体（Li_3-2x(Al_1-xTi_x)₂(PO₄)₃）表面包覆的新型锂离子电池固溶体正极材料，具体的发明内容如下：

1. 首先采用超声外场辅助共沉淀法制备层状固溶体正极材料Li_1.5Ni_yCo_zMn_1-y-zO_2.5（0<y<1, 0<z<1, 0<y+z<1）：按照化学计量比称取镍盐、钴盐、锰盐以及过量20%的沉淀剂，配制成一定浓度的溶液，通过超声外场辅助共沉淀法，控制合适的温度和pH值，制备前驱体，然后和按化学计量比称取的锂盐混合，经过机械活化1-12h，在400-600℃下焙烧1-12h，再在750-900℃下焙烧8-24h，最后冷却得到层状固溶体正极材料Li_1.5Ni_yCo_zMn_1-y-zO_2.5（0<y<1, 0<z<1, 0<y+z<1）。

2. 快离子导体（Li_3-2x(Al_1-xTi_x)₂(PO₄)₃）表面包覆的层状固溶体正极材料的制备：按照Li_3-2x(Al_1-xTi_x)₂(PO₄)₃）的化学计量比称取H₃PO₄、TiO₂、A1₂O₃和Li₂CO₃并在烧杯中充分混均，接着把适量的层状固溶体正极材料粉末分散在溶液中，然后在150-200℃加热1-3 h，最后再在350-450℃加热2-5h得到本发明产品。

3. 在上述步骤1中，镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍或醋酸镍；钴盐为硫酸钴、氯化钴、硝酸钴或醋酸钴；锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰或醋酸锰；沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾；锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂或醋酸锂；所述溶液中镍盐、钴盐和锰盐的溶液溶度之和为0.1-1mol/L；共沉淀的温度为50-80℃，pH值为8.0-12.0。