[发明专利]一种高镍钛基锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高镍钛基锂离子电池正极材料及其制备方法；该正极材料的化学通式为LiNi_1‑x‑yTi_xM_yO₂，其中0＜x≤0.1，0＜y≤0.2，Ni摩尔比为0.7～0.9，M为Co、Mn、Al、Mg、Zr、V、Cr、Zn中的一种或者几种；本发明方法工艺步骤如下：底液中加入适量去离子水及氨水，并将其分散均匀、金属盐溶液配制加碱溶液配制、共沉淀反应、抽滤、清洗、检测、干燥、筛分、前驱体、混合锂盐、粉碎压钵、烧制、破碎、过筛、通气干燥、样品。

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体是一种高镍钛基锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIB)由于能量密度高，循环寿命长，环境友好等优点，已广泛应用于移动电子，电动汽车(EV)等各种设备的电源。新能源汽车市场高速增长，锂离子电池正极材料作为锂离子电池中的关键材料之一，占整个电池成本的比重较大，是影响锂离子电池成本的重要因素。

乘用车中应用三元电池的比例逐渐提高，应用占比超过80％，因此三元正极材料需求正上涨。由于对新能源汽车动力电池能量密度要求进一步提高，目前受政策及终端长续航里程诉求等影响，新能源汽车动力电池对电池能量密度要求也在不断提高，国内企业在高能量密度电池技术上加大投入，乘用车用三元电池比例上升，高镍材料的应用也逐步加速。

镍钴锰三元材料中，Ni为主要活性元素，一般来说，活性金属成分含量越高，材料容量就越大。低镍多元材料如NCM111、NCM523等能量密度较低，该类材料体系所能达到的动力电池能量密度为120～180Wh/kg，无法满足更高的能量密度要求。

高容量正极材料的一个发展方向就是发展高镍三元或多元体系，高镍多元体系中，镍含量在80％以上的多元材料(NCA或NCM811)能量密度优势明显，用这些材料制作的电池匹配适宜的高容量负极和电解液后能量密度可达到300Wh/kg以上。

由于钴元素在地壳中丰度低、资源较少，价格较高，成为影响锂离子正极成本的重要因素之一，大大影响了锂离子电池的大规模应用。因此降低锂离子电池的正极成本，选用地球元素丰度高，成本低，同时又能大大改善材料循环稳定性的元素，有利于锂离子电池更广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种高镍钛基锂离子电池正极材料及其制备方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种高镍钛基锂离子电池正极材料，其特征在于：正极材料的化学通式为LiNi_1-x-yTi_xM_yO₂；

其中：0＜x≤0.1，0＜y≤0.2；

Ni组分的摩尔比为0.7～0.9；

M为Co、Mn、Al、Mg、Zr、V、Cr、Zn中的一种或者几种。

一种高镍钛基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)共沉淀反应制备过渡金属氢氧化物前驱体

1.1)将镍盐溶液和M₁盐溶液按照所需产物的化学计量比，配制成混合金属盐溶液；

所述M₁包括Co或Mn中的X种，0≤X≤2且X为整数；

所述镍盐溶液的浓度为1～4mol/L；

当X＞0时，所述M₁盐溶液的浓度为1～4mol/L；

1.2)将沉淀剂和络合剂混合，配制成混合碱溶液；

所述沉淀剂为氢氧化钠溶液；所述络合剂包括氨水；