[發(fā)明專利]一種Li1+xAlxTi2-x(PO3)4包覆的鈷酸鋰材料及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910239671.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN109994722A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王素清;胡欣超;王海輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種Li_1+xAl_xTi_2?x(PO₄)₃包覆的鈷酸鋰材料及其制備方法與應(yīng)用，該制備方法是以鈦酸四丁酯、磷酸三乙酯、硝酸鋰和硝酸鋁為原料，制備成前驅(qū)體溶液，再將鈷酸鋰分散其中，控制包覆量為0.5wt%?2wt%，在高溫550?750℃下處理，獲得Li_1+xAl_xTi_2?x(PO₃)₄包覆的鈷酸材料。磷酸鈦鋁鋰作為快離子導(dǎo)體顯著改善了正極的離子傳導(dǎo)，即使在4.3?4.5V的高電壓電化學(xué)測(cè)試中，也表現(xiàn)出良好的電池性能，相較于傳統(tǒng)正極材料，顯著提高了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。在0.2C循環(huán)40次后，包覆正極容量保留率提高10%，2C電流密度下容量提升63mAh/g。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極改性領(lǐng)域，具體涉及一種Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₃)₄包覆的鈷酸鋰材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于諸多電子設(shè)備中，在儲(chǔ)能方面有著廣闊的前景。隨著市場(chǎng)需求的變化，對(duì)儲(chǔ)能器件也提出更高的要求，鋰離子電池向著更高能量密度和更高安全性的方向發(fā)展。鈷酸鋰有著長(zhǎng)循環(huán)壽命，高電導(dǎo)率，大倍率等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。鈷酸鋰有著由CoO₆和LiO₆正八面體構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)許多具有類似結(jié)構(gòu)的過渡金屬離子正極材料，如LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂和LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂，但是鈷酸鋰仍然占據(jù)主體地位，因?yàn)槠鋼碛泻?jiǎn)單的合成方法和可靠的性能。

目前LiCoO₂作為正極材料已經(jīng)商業(yè)化，但是隨著使用的增多，暴露出來(lái)的問題也增多。鈷酸鋰正極因其理論容量高達(dá)274mAh/g，鈷酸鋰結(jié)構(gòu)在充放電過程中，隨著鋰離子的反復(fù)嵌入和脫出，發(fā)生體積變化，從而導(dǎo)致阻抗增大。但是由于不可逆的結(jié)構(gòu)變化，其實(shí)際可逆容量只為145mAh/g，在提高截止電壓下能獲得更大的比容量，但是循環(huán)穩(wěn)定性也嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，并提供一種Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃包覆的鈷酸鋰材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明通過液相法包覆正極材料，較低溫度下形成均勻的納米包覆層，減少界面副反應(yīng)，解決正極循環(huán)中結(jié)構(gòu)變化和副反應(yīng)引發(fā)的容量衰減快的問題，并應(yīng)用于高截止電壓下的鋰電池，得到高的容量且循環(huán)穩(wěn)定。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃包覆的鈷酸鋰材料的制備方法，首先將磷源、鋰源、鈦源和鋁源按照Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃中化學(xué)計(jì)量比配成前驅(qū)體溶液，加入鈷酸鋰混合均勻，然后烘干、燒結(jié)得到所述磷酸鈦鋁鋰包覆的鈷酸鋰材料，X=0.3-0.5。

進(jìn)一步地，所述磷源、鋰源、鈦源和鋁源對(duì)應(yīng)為C₁₆H₃₆O₄Ti , C₆H₁₅O₄P, LiNO₃和Al(NO₃)₃，溶劑為乙醇。