[发明专利]一种利用共沉淀法实现Ti/La共包覆NCM高镍三元前驱体的制备方法

说明书

本发明属于锂电池正极材料制备技术领域，具体涉及一种利用共沉淀法实现Ti/La共包覆NCM高镍三元前驱体的制备方法。本发明提供的方法制备的前驱体Ti/La的沉积更加均匀，循环稳定性更好。制备的高镍三元前驱体在11um时有着高球形度，高结晶度，高致密度等优点。并且在Ti/La的加入是在10um球的基础上利用共沉淀法均匀沉积，此时Ti/La在前驱体球表面分布均匀，不会产生局部富集的现象，为后续的前驱体烧结正极材料提供了均匀的表面包覆层，可以有效阻止电解液对活性正极的副反应腐蚀。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料制备技术领域，具体涉及一种利用共沉淀法实现Ti/La共包覆NCM高镍三元前驱体的制备方法。

背景技术

当前，汽车行业在燃油经济性和减排方面面临越来越严格的要求。因此，人们非常关注电动和电动混合动力汽车中使用的可充电锂离子电池。而在锂离子电池中，正极材料起着至关重要的作用。目前占据锂电池市场的正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。富镍锂过渡金属氧化物被认为是最有前景的候选材料，因为其可以通过增加镍含量来提高锂离子电池的比容量。在三元材料中Ni提供了大部分的比容量，随着市场对锂电池比容量的要求逐步提升，三元材料高镍成为了一个必然的趋势。

虽然NCM的能量密度随着Ni含量的增加而增加，但富镍NCM的容量随着循环严重衰减。NCM容量衰减的机理是不可逆的相变、表面副反应和颗粒断裂。阳离子掺杂是提高循环性能的有效手段。将Ti⁴⁺、Al³⁺、Mg²⁺等金属离子成功掺杂到富镍NCM中，提高了NCM的电化学性能。在这些掺杂剂中，Al被认为是特别有趣的，它甚至产生了一种富镍LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)的正极材料。Al掺杂可以提高富镍 NCM层状结构的稳定性，从而阻碍不可逆相变。此外，Al的表面富集可以使NCM与电解液物理分离，降低了副反应的发生，从而减少电化学活性阳离子在电解液中的溶解。

中国专利CN 110808369 A事先将碱性络合剂加入到镍钴硫酸盐和硫酸铝中进行络合，使镍钴硫酸盐中的镍钴离子提前形成络合物、硫酸铝中的铝离子形成络合态，络合态的镍钴离子与络合态的铝离子加入反应釜中更容易共沉淀生成镍钴铝三元前驱体，减少了硫酸根离子及钠离子在产物中的附着。

然而纯掺杂离子在碱性溶液中很容易在局部富集，从而不能均匀地沉积在前驱体表面。本申请为了克服上述问题，提供了一种以(Ni_0.4Co_0.2Mn_0.4)_1-x-yTi_xLa_y(OH)₂为载体的共沉淀法，减少了Ti/La的偏析，保证了Ti/La在前驱体中的均匀分布。由于Ti⁴⁺和La³⁺ 的离子半径高于Ni³⁺，替代Ni位后使晶胞增大，扩大锂离子传输通道，且Ti⁴⁺价态较高，掺入镍钴锰三元材料后使自由电子含量变高，可以提升高镍前驱体材料的电导率。并且由于Ti/La的表面富集，使得高镍前驱体在后续烧结正极材料过程中表面产生一层固态电解质包覆层Li_0.5La_0.5TiO₃，能够有效降低电解液对正极材料表面的腐蚀，同时还能提高Li⁺的电导率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种利用共沉淀法实现Ti/La共包覆NCM高镍三元前驱体的制备方法，具体方案如下：

一种利用共沉淀法实现Ti/La共包覆NCM高镍三元前驱体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将可溶性盐硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰配置成溶液A;

步骤二，将溶液A、氢氧化钠溶液、氨水溶液加入反应釜，进行共沉淀反应;