[发明专利]一种磷酸钛锂包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸钛锂包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料及其制备方法，属于电化学电源领域。

背景技术

锂离子电池 ( lithium-ion battery, LIB) 是继铅酸电池、镉镍电池以及镍氢电池之后新一代二次电池，具有工作电压高、比容量高、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染及工作温度范围宽等显著优点，被认为是高容量、大功率的新型储能装置，也是21世纪的绿色环保电源。目前已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备以及电动汽车中。目前，商品化的正极材料主要仍然是LiCoO₂，然而，由于钴资源匮乏、价格昂贵、安全性差，且实际容量不理想，因此寻找高性价比的正极材料已是一个十分重要的研究课题。

近年来，三元层状结构的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂由于具有比容量高、循环性能和热稳定性好、成本低、安全性好等优点而成为当今研究的热点。LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂综合了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂三种材料的优点，其中Co可以减少阳离子混排，稳定材料层状结构，Ni可以提高材料容量，Mn不仅可以降低材料成本，还可以提高材料的安全性和稳定性，但是LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料也存在振实密度低、倍率性能不理想、循环性能不稳定等不足。发明专利“一种制备LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元正极材料的方法”（申请号：201710414860.3）公开了一种LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元正极材料的制备方法，其突出的特点在于以空气气氛中制备的前驱体制备了电化学性能优异的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料。但是，由该制备方法所得LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的循环稳定性仍有进一步提升的空间。因此，本专利通过引入磷酸钛锂来包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料，磷酸钛锂包覆层可减少LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂与电解液的接触，抑制活性物质与电解液之间副反应的发生，稳定材料结构，从而提高材料的循环稳定性；同时相比于其他的包覆材料，磷酸钛锂属于快离子导体，可以有效提高锂离子的扩散速率，提高LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸钛锂包覆三元层状正极材料（标记为NCM/LTPO，N、C、M、L、T、P、O分别代表镍、钴、锰、锂、钛、磷、氧）。所涉及的NCM/LTPO正极材料其合成原料为碳酸锂Li₂CO₃、氢氧化锂LiOH·H₂O、六水硫酸镍NiSO₄·6H₂O、七水硫酸钴CoSO₄·7H₂O、一水硫酸锰MnSO₄·H₂O、磷酸二氢氨NH₄H₂PO₄或磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄、钛酸四丁酯C₁₆H₃₆O₄Ti或二氧化钛TiO₂。