[发明专利]一种包覆锂铝钛氧化物的钴酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种包覆锂铝钛氧化物的钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将单宁酸加入缓冲溶液并超声溶解，之后将钴酸锂加入缓冲溶液中，超声分散，搅拌，离心，洗涤，洗至中性，烘干，得到单宁酸预处理的钴酸锂正极材料；2)将预处理的钴酸锂正极材料分散于无水异丙醇中，之后依次加入钛酸四丁酯乙醇溶液、Al(NO₃)₃乙醇溶液以及LiNO₃乙醇溶液，室温搅拌后升温，并加热至乙醇完全挥发得到混合物，然后将收集的混合物在管式炉中进行烧结，即得到所述锂铝钛氧化物包覆改性钴酸锂正极材料。本发明钴酸锂正极材料基体表面均匀的锂铝钛氧化物包覆层能够阻止电极与电解液之间的反应，防止钴酸锂正极材料基体的容量衰减或循环性能恶化的现象。

技术领域

本发明涉及属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种包覆锂铝钛氧化物的 钴酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池凭借着高能量密度、高功率密度、高库伦效率、环境友好以及 自放电小等优势取得了迅速的发展，现已在3C数码电池和电动车等领域有了广 泛的应用。正极材料是锂离子电池的核心部分，它的种类涵盖了钴酸锂、磷酸 铁锂和三元材料等；其中钴酸锂具有较高的比容量、能量密度和功率密度。然 而钴酸锂的电化学性能、热稳定性和结构稳定性仍需进一步提高，尤其是在高 温以及高电压测试环境下。随着充电电压的提高，这些问题显得尤为突出，严 重限制了材料的发展和应用。随着技术的发展，人们对锂离子电池的续航能力 要求越来越高，发展高能量密度(质量能量密度和体积能量密度)锂电池成为关键。 提高锂电池的充电电压，可以同时提高锂电池的质量能量密度和体积能量密度，还可以降低锂电池的成本，成为人们研究的热点。

当锂电池电压升高，正极材料会和电池中的电解液发生反应，影响锂电池 的性能，从正极材料方面看，与电解液反应的机理，主要是电解液首先有痕量 水反应生成氢氟酸，继而氢氟酸与钴酸锂表面残余的碳酸锂反应生成氟化锂， 随着充放电次数增多，产生的氟化锂越来越多，而氟化锂不具有电化学活性， 沉积并富集在钴酸锂表面，使得电池界面电荷转移阻抗不断增加，降低了循环 性能，因此表面不含有残余碳酸锂的钴酸锂是用于高电压锂离子电池正极材料 的必要条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种包覆锂铝钛氧化 物的钴酸锂正极材料的制备方法，能够形成厚度均匀的包覆层，从而改善锂离 子电池性能；表面包覆可以在首次充电过程中保护氧空位，提高首次放电容量； 有效抑制材料表面和电解液副反应，减少锂离子消耗和过渡金属离子溶解，提 高其循环性能，本发明的锂离子导体材料锂铝钛氧化物(LiAlTiO)包覆不仅可以 缓解活性电极材料被电解液腐蚀，还自主构建了锂离子通道，加速电极界面电 荷交换，提高电极材料的电化学性能。

本发明采用的技术方案是：

一种包覆锂铝钛氧化物的钴酸锂正极材料的制备方法，其中：包括以下步 骤：

1)单宁酸预处理钴酸锂正极材料：

将单宁酸加入缓冲溶液并超声溶解，之后将钴酸锂缓慢加入缓冲溶液中， 超声分散，搅拌，离心，洗涤，去除杂质，洗至中性，烘干，得到单宁酸预处 理的钴酸锂正极材料，钴酸锂简称LCO；

2)锂铝钛氧化物包覆改性钴酸锂正极材料：

将预处理的钴酸锂正极材料分散于无水异丙醇中，之后依次加入钛酸四丁 酯乙醇溶液、Al(NO₃)₃乙醇溶液以及LiNO₃乙醇溶液，室温搅拌后升温，并加 热至乙醇完全挥发得到混合物，然后将收集的混合物在管式炉中进行烧结，即 得到所述锂铝钛氧化物包覆改性钴酸锂正极材料。

优选的是，所述的包覆锂铝钛氧化物的钴酸锂正极材料的制备方法，其中： 所述步骤1)中的单宁酸的浓度为1-5mg/mL。