[发明专利]碳量子点-TiO2

说明书

本发明公开了一种碳量子点‑TiOsubgt;2/subgt;复合修饰正极材料及其制备方法和应用。所述方法包括以下步骤：(1)将钛源、醇类、酸和碳量子点溶液混合，得到电解液；(2)以正极材料作为阴极，以膨胀石墨板作为阳极，将所述阴极和阳极置于电解液中进行液相电沉积，在正极材料表面沉积形成碳量子点和TiOsubgt;2/subgt;的复合镀层，烧结，得到所述的碳量子点‑TiOsubgt;2/subgt;复合修饰正极材料。本发明的正极材料应用于电池表现出优异的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种碳量子点-TiO₂复合修饰正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂镍钴锰三元材料因其具有较高的能量密度，较低廉的成本以及较可靠的安全性成为一种常见的动力电池用正极材料。目前国内外市场的镍钴锰三元材料多为一次晶粒聚集成的球型或类球型二次颗粒，材料振实密度较低，大多小于2.4g/cm³，且电极加工性能差，在电极片辊压时，二次颗粒容易发生破碎，使得材料、导电剂和粘结剂三者之间的接触不好，从而影响电极材料的压实密度和电化学性能。

目前，国内外主要是通过包覆惰性物质(不与或不易与电解液反应的物质)来提升其循环性能。例如，CN113443659A公开了一种湿法掺杂与碳包覆共修饰的四元正极材料及其制备方法，其通过湿法掺杂与碳包覆共修饰的四元正极材料，将湿法掺杂与表面包覆两种改性方法相结合，通过共沉淀反应湿法掺杂修饰，掺杂元素分布均匀。但该方案中石墨烯与正极材料结合状态不佳，并会有部分石墨烯在干燥过程中重新团聚，影响材料性能。CN108172804A公开了一种石墨烯/二氧化钛包覆正极材料及其制备和应用，其制备方法为：制备氧化石墨烯复合二氧化钛的混合液；制备包覆有机偶联剂的三元正极材料，并将其加入到氧化石墨烯复合二氧化钛的混合液中，经过搅拌反应使氧化石墨烯复合二氧化钛纳米材料包覆在三元正极材料上，然后洗涤、过来和干燥，最后放置在惰性气氛中进行热处理，得到石墨烯复合二氧化钛纳米材料包覆的锂离子电池三元正极材料。但是，这种方法工艺条件复杂，原料价格昂贵，且包覆层与基底结合力较差。

因此，有必要提供一种正极材料的改性方法，改善包覆效果，提升正极材料的电化学性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种碳量子点-TiO₂复合修饰正极材料及其制备方法和应用。本发明通过液相电沉积的方法对正极材料进行表面包覆，在正极材料的表面形成碳量子点-TiO₂复合镀层，该包覆方法简便高效，获得的膜层包覆均匀，与正极材料的结合强度高，不仅能够避免电极与电解液直接接触发生副反应，还能够降低电极材料的界面电阻，提升电极的导电性，同时，钝化材料的晶界缺陷，降低材料表面对水分和二氧化碳的敏感度，从而降低表面残碱量。而且，避免了高温对正极材料晶型的破坏。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种碳量子点-TiO₂复合修饰正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将钛源、醇类、酸和碳量子点溶液混合，得到电解液；

(2)以正极材料作为阴极，将所述阴极和阳极置于电解液中进行液相电沉积，在正极材料表面沉积形成碳量子点和TiO₂的复合镀层，干燥，得到所述的碳量子点-TiO₂复合修饰正极材料。

本发明对阳极的具体种类不作限定，例如可以以膨胀石墨板作为阳极。