[發明專利]鋰電池正極材料超薄包覆層、鋰電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510030030.1
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104617304B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 龐勝利;沈湘黔;李劍晨;習小明;周友元
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/1391;H01M4/131
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 楊斌

1.一種鋰電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鋰鹽以及含鈦化合物溶于有機溶劑得混合溶液；

(2)向上述混合溶液中加入內核正極活性物質，快速攪拌，使混合溶液充分浸潤所述內核正極活性物質；

(3)對步驟(2)后的混合溶液加熱，去除其中的有機溶劑，得干燥粉體；

(4)將所述干燥粉體置于干燥的空氣中靜置，使其緩慢可控地與空氣中的水分子發生原位水解，得到含復合前驅體包覆層的中間粉體；

(5)將中間粉體置于有氧環境下煅燒，制備得到鋰電池正極材料；

所述鋰電池正極材料為核殼型包覆結構，包括內核正極活性物質和內核正極活性物質外包覆的包覆層，所述包覆層為鋰電池正極材料超薄包覆層；所述鋰電池正極材料超薄包覆層的成分為Li-Ti-O組成的鈦酸鹽；且所述鋰電池正極材料超薄包覆層均勻致密，其厚度為0.3nm～30nm；所述包覆層中Ti與內核正極活性物質中過渡金屬元素的摩爾比為0.01％～3％。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述內核正極活性物質為LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、Li(Mn,Ni,Co)O₂、LiMn₂O₄、xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)LiMn_1-y-zNi_yCo_zO₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄中的一種，且0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1；所述的鈦酸鹽具體為Li₂TiO₃、Li₂Ti₃O₇、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₆O₁₃、Li₂Ti₄O₉、Li₁₂Ti₁₇O₄₀、Li₄TiO₄中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，所述鋰鹽與含鈦化合物的用量按Li與Ti的摩爾比控制在1∶3～4∶1的范圍內配制；所述含鈦化合物包括鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯、鈦酸四乙酯、四氯化鈦中的一種或多種；所述有機溶劑為無水乙醇。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，內核正極活性物質的用量以包覆層中Ti與內核正極活性物質中過渡金屬元素的摩爾比為0.01％～3％進行控制，快速攪拌的時間控制在0.2h～2h。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，干燥的空氣是指每千克干空氣中含水量為1g～7g，在空氣中靜置的時間不少于3h；所述原位水解過程是通過調控干燥粉體周圍空氣中的含水量和靜置水解的時間進行控制。

6.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(5)中，有氧環境下煅燒是指在空氣中400℃～1000℃溫度下煅燒0.5h～8h，升溫速度為1℃/min～10℃/min。