[发明专利]二氧化钛包覆的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钛包覆的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，镍钴锰酸锂粉末表面包覆的二氧化钛层的厚度为10nm～1μm，将镍钴锰酸锂粉末置于等离子体增强回转炉中，以惰性气体为保护气，持续通入钛源气体和含氧气体，并通过脉冲微波激发，在镍钴锰酸锂粉末表面沉积一层二氧化钛，制得二氧化钛包覆的镍钴锰酸锂正极材料。本发明在镍钴锰酸锂粉末表面形成的二氧化钛包覆层，均匀性好、厚度可控，制备方法便于操作实施，制备过程所需的包覆温度低、时间短，易于工业化生产；本发明制备的正极材料对锂离子电池带来优良的电化学循环性能，容量保持率大幅提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料的制备方法，特别是一种采用表面包覆处理的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

随着对动力电池能量密度要求进一步提升，相应的，对正极材料能量密度要求也越来越高。四种主流的正极材料中：钴酸锂因为寿命较短，无法满足动力电池的长循环要求；磷酸铁锂虽安全性和循环性能好，但本身克容量、电压平台和压实密度均较低，阻碍磷酸铁锂动力电池在市场上的发展；锰酸锂的循环和存储性能不足也限制了其大量应用；相比之下镍钴锰酸锂正极材料由于其高的能量密度受到了人们的青睐，特别是高镍基的三元材料，其比容量可达到200mAh/g。因此三元锂市场占有率将越来越大。但是镍钴锰酸锂正极材料面临着结构稳定性差、循环过程中容量快速衰减等问题，是各方都在努力解决的问题。

针对于镍钴锰酸锂正极材料所面临的问题，表面包覆处理是一种有效的提高镍钴锰酸锂正极材料电化学性能的方法，这主要是由于包覆层能避免电解液与活性材料直接接触，降低界面的副反应。不过传统的包覆方法往往面临包覆层不均匀、包覆材料离子电导率低和电子电导率低的问题。

一种镍钴锰酸锂正极材料的表面处理方法(国别：中国，公开号：105932259A，公开日期：2016-9-17)公开了通过将镧源、钛源在醇类溶剂中搅拌至形成溶胶，然后将镍钴锰酸锂正极材料加入该溶胶体系中，经过凝胶干燥煅烧得到镧钛复合氧化物包覆的镍钴锰酸锂正极材料，这种方法虽然比较简单，但是包覆层厚度和均匀性无法保证。包覆二氧化钛的尖晶石富锂锰酸锂正极材料的制备方法(国别：中国，公开号：105932274A，公开日期：2016-9-7)公开了通过湿磨尖晶石型富锂锰酸锂粉末与二氧化钛、一氧化钛、硫酸亚钛、三氯化钛、四氯化钛或钛酸丁酯后烧结的方法制备二氧化钛包覆的锰酸锂正极材料，这种方法包覆层厚度与包覆原料的颗粒有关，一般厚度会比较大，且包覆的均匀性比较差。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种采用表面包覆处理的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，以得到具有均匀包覆层、厚度可控的镍钴锰酸锂正极材料。

技术方案：一种二氧化钛包覆的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，将镍钴锰酸锂粉末置于等离子体增强回转炉中，以惰性气体为保护气，持续通入钛源气体和含氧气体，并通过脉冲微波激发，在镍钴锰酸锂粉末表面沉积一层二氧化钛，制得二氧化钛包覆的镍钴锰酸锂正极材料。

进一步的，钛源气体为四氯化钛或钛酸四异丙酯。

进一步的，含氧气体为空气或氧气，空气的纯度不低于99.999％，氧气的纯度不低于99.99％。

进一步的，钛源气体的进气速率为5～50sccm。

进一步的，含氧气体的进气速率为500～2000sccm。

进一步的，脉冲微波的频率为20～100MHz、功率为2000～9000W，脉冲开关时间分别为0.5～5ms、20～60ms，沉积时间为2～120min。

进一步的，等离子体增强回转炉腔体内真空度为0.1～0.5mbar。

进一步的，惰性气体为氮气、氩气、氖气、氦气中的一种或任意组合，氮气、氩气、氖气、氦气的纯度均不低于99.999％。