[发明专利]一种锂离子电池正极材料湿法包覆钛的方法

说明书

技术领域

 本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料湿法包覆钛的方法。

背景技术

目前锂离子电池应用非常广泛，人类社会对锂离子电池性能的要求也越来越高。影响锂离子电池性能的一个关键因素便是锂离子电池的正极材料，为了提高锂离子电池的性能，扩大锂离子电池的应用范围，越来越多的研究人员致力于对正极材料的改性研究，包括研制出新型号的镍钴锰和镍钴铝等三元系材料、选用一些过渡金属氧化物或金属氧化物对正极材料进行掺杂以及在正极材料表面包覆一层惰性金属氧化物等。

具有层状结构的锂钴氧化物、层状的锂镍氧化物以及尖晶石状的锂锰氧化物是当前正极材料实际应用中的普遍类型，但是它们都各自存在着不足。而结构式为LiNi_xCo_yMn_zO₂（x+y+z=1，0＜x，y，z＜1）的三元系正极材料能结合LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂这三种材料的优点，使制备出的锂离子电池具有较高的容量及安全性能。同时，在三元体系的正极材料中由于镍和锰的加入，降低了钴的用量，从而能降低材料的生产成本。

锂离子电池充电时，锂离子从层状的正极材料中脱嵌，再嵌入层状结构的炭负极，放电时，锂离子又从负极脱嵌，嵌入正极中，如此反复的脱嵌与嵌入来达到锂离子的多次循环。然而已有研究发现，锂离子电池在首次充电时，锂离子会不断从正极中脱出，但放电时，锂离子却不能全部嵌入复位，从而引起锂离子损耗，造成电池不可逆容量的损失。在截止电压高和充放电倍率高的情况下，在正极材料的表面会发生氟化物的侵蚀及过渡金属的溶解，造成正极表层材料的结构塌陷，致使电池的循环恶化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料湿法包覆钛的方法，用该方法制备出的正极材料，经过回火烧结后表面均匀的覆盖了一层惰性的钛氧化物，能有效防止氟化物对电池正极的侵蚀，提高电池的循环性能、首效及比容量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池正极材料湿法包覆钛的方法，包括以下步骤：将含钛化合物均匀分散于分散剂中，再加入镍钴锰三元正极材料，混合均匀后，向反应体系中添加碱性沉出剂，反应后抽滤，干燥，回火烧结，冷却后破碎，过筛即得到包覆钛的锂离子电池正极材料。

进一步地，所述镍钴锰三元正极材料的结构式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z=1，0＜x，y，z＜1。

进一步地，所述镍钴锰三元正极材料的形态是单晶、类单晶或二次颗粒。

进一步地，所述含钛化合物为异丙醇钛、钛酸四丁酯和钛酸四乙酯中的至少一种。

进一步地，所述分散剂为乙醇和/或丙酮。

进一步地，所述碱性沉出剂为氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。

进一步地，所述碱性沉出剂的浓度是1mol/L。

进一步地，所述含钛化合物：镍钴锰三元正极材料：分散剂：碱性沉出剂的重量比为1：50~1000：50~1000：1~50。

进一步地，所述添加碱性沉出剂是将碱性沉出剂均分为3份，再分3次加入到含钛化合物和正极材料的反应体系中，每次时间间隔为0.2~2h。

进一步地，所述反应后抽滤是在加完碱性沉出剂后，继续反应0.5~3h再抽滤。

进一步地，所述回火烧结是以3~10℃/min的速率升温至400~800℃后恒温烧结3~10h。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所用的含钛化合物、碱性沉出剂、分散剂等主要原料，市场上有大量资源，原料易得，且各原料配方易于控制，适于工业化大生产；

（2）将含钛化合物先与正极材料分散均匀，然后再加入碱性沉出剂，使含钛化合物在正极材料的表面均匀沉出，可得到钛包覆均匀的正极材料；通过电化学测试表明，采用本发明制备的钛包覆正极材料所制得的锂离子电池具有循环性能更好、首效及比容量更高等优势，而且能有效防止氟化物对电池正极的侵蚀。

附图说明

图1为对比例1中经过包覆钛处理后得到的正极材料的干燥样品的SEM图；