[發明專利]一種鈦改性高鎳多元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710286787.6
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107871864B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 朱金保;楊祖光;何鳳榮;張軍;羅傳喜
• 申請（專利權）人: 乳源東陽光磁性材料有限公司;東莞東陽光科研發有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/36;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鈦改性高鎳多元正極材料及其制備方法，所述鈦改性高鎳多元正極材料為復合粒子，包含LiNi_xMn_yCo_zM_1?x?y?zO₂以及LiTiO₂；其中，所述通式LiNi_xMn_yCo_zM_1?x?y?zO₂中，0.48≤x≤0.78，0≤y≤0.28，0.08≤z≤0.18，x+y+z1.0，M代表Mg、Zr、Al、Nb、W、Cr和稀土元素Re中的一種或多種元素；所述方法通過借助三元鎳基材料的價態還原高價鈦得到的包覆物具有穩定的層狀巖鹽相，打破了長期禁錮在人們思想上的固定思維，實現了在氧化氣氛下合成LiTiO₂包覆物；所制得的復合粒子表面殘堿含量少，首次效率在87％以上，材料的循環性能極大提升。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池多元正極材料制備技術領域，具體涉及鈦改性高鎳多元正極材料及其制備方法。

技術背景

隨著鋰離子電池應用領域的不斷擴大，特別是其手機、筆記本電腦及電動車等中的應用，給鋰離子電池材料的發展帶來了廣闊的前景，同時對鋰離子電池材料的綜合性能提出了更高的要求，其中，最為迫切的要求就是提高鋰離子電池的循環壽命，同時保證鋰離子電池的安全性能。提高鋰離子電池的循環壽命和安全性能，主要有兩個途徑，一是提高正極材料的結構穩定性，二是降低材料的殘堿量和正極材料與電解液的接觸面積，如果能同時滿足上述兩個要求，將是理想的選擇。

正極材料是決定鋰離子電池性能的重要組成部分。在目前已產業化最成熟的正極材料LiCoO₂，綜合性能優良，但價格昂貴，毒性較大，安全性能存在缺陷，尤其在過充條件下，材料不穩定，容易和電解液發生反應，應用領域受到較大影響；此外LiCoO₂只有一半鋰能夠可逆脫嵌，限制鋰離子電池容量提高，無法滿足電動車電源等動力電源電池的需求，因此需尋找高性能低成本的新型材料。目前除了鈷酸鋰以外，商品化的常見的正極材料還包括三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等材料。三元正極材料具有成本低、比容量高、電壓平臺高、抗過沖性能好、熱穩定性優良等優點，但常規三元材料普遍存在pH值較高、循環性能較差等缺點，從而限制了三元材料的實際應用。目前降低三元材料的pH值主要采用水洗工藝(CN103700839A，CN102683672A，CN101450815A等)和二燒工藝，水洗工藝存在層間鋰不可逆脫出，造成容量降低和循環性能下降；二燒工藝降低pH值較低，但會容易造成材料的過燒，增加鋰鎳離子混排，影響材料的性能。

發明內容

針對現有技術上的缺點，本發明的一方面提供一種鈦改性高鎳多元正極材料，所述鈦改性高鎳多元正極材料為復合粒子，包含LiNi_xMn_yCo_zM_1-x-y-zO₂以及LiTiO₂；

其中，所述通式LiNi_xMn_yCo_zM_1-x-y-zO₂中，0.48≤x≤0.78，0≤y≤0.28，0.08≤z≤0.18，x+y+z1.0，M代表Mg、Zr、Al、Nb、W、Cr和稀土元素Re中的一種或多種元素。

在一些實施方式中，所述復合粒子中LiTiO₂覆蓋在所述LiNi_xMn_yCo_zM_1-x-y-zO₂的表面。

在一些實施方式中，所述復合粒子中LiTiO₂的含量為0.01wt％～5wt％。

本發明的另一方面是提供一種所述鈦改性高鎳多元正極材料的制備方法，包括：