[發明專利]一種醇系鈦鋁溶膠包覆的鋰電池正極材料及其制法和用途

在審

• 申請號: 201910342139.7
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110176581A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 李斌;阮丁山;毛林林;李玲;林弘毅;李長東
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 郭煒綿;黃磊

本發明公開了一種醇系鈦鋁溶膠包覆鋰離子電池多元復合正極材料及其制備方法和用途，其制法包括以下步驟：取液態醇和去離子水混勻，再加入鈦酸丁酯和鋁鹽溶液，均勻攪拌后加入有機酸，攪拌至渾濁消失，得到醇系鈦鋁溶膠；將正極材料前驅體、鋰源、元素M的化合物與鎳錳氫氧化物混合，燒結，冷卻后破碎篩分，得到化合物A；取醇系鈦鋁溶膠溶于乙醇溶液，加入化合物A，均勻攪拌，過濾，烘干，然后在300～990℃熱處理，冷卻后破碎篩分得到醇系鈦鋁溶膠包覆的鋰電池正極材料。本發明制備的包覆型鋰二次電池多元復合正極材料，具有更高的首次效率、放電比容量，同時包覆鈦鋁保護層降低電解液對基材活性物質的腐蝕，提高電池安全性能和循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰電池材料領域，具體涉及一種醇系鈦鋁溶膠包覆的鋰離子二次電池正極材料及其制法和用途。

背景技術

鋰離子二次電池具有質量輕、比能量高、無記憶效應、無污染、自放電小、壽命長等特點，不僅廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、攝像機、數碼相機等民用及軍事領域，而且在電動汽車、航天和儲能方面具有很大的發展前景。

近年來，隨著科技的不斷發展、移動設備及通訊設備性能的不斷提高，同時Co資源匱乏導致Co價格過高，對鋰離子電池的成本、循環壽命等提出了更高的要求。為了滿足人們對能量及安全的需求，開發具有更高電壓、更高能量密度、良好循環性能的正極材料成為鋰離子電池發展的熱點。

鋰離子二次電池正極材料中，引入Ni提高材料的容量；引入Co提高材料循環能力，穩定材料結構；引入Mn提高安全性，同時降低成本。目前，為了使鋰離子二次電池正極材料具有更優異的性能，提高首效、放電比容量及循環性能，一般會對其做包覆處理。鋰離子二次電池正極材料中，包覆Ti能夠改善首次放電比容量和首效，但循環沒有改善；包覆Al只能改善循環，但首效和放電比容量不會提高；Ti和Al同時包覆能夠改善首效、放電比容量及循環，Ti和Al同時包覆分為固相包覆和液相包覆。

CN 102420322B過固相法包覆含磷化合物在小于900℃的高溫下反應得到含磷復合正極材料，改善了復合正極材料循環性能；但與液相包覆相比固相反應會使得材料表面出現包覆不均勻現象，這種不均勻不利于循環性能的進一步提高。

但相比于不包覆或者單獨包覆Ti或Al，固相Ti和Al同時包覆會明顯提高電池性能。

為了進一步提高電池的性能，可以優化采用液相包覆，材料均勻地分布在液相中，不存在包覆死角，所以包覆會更均勻，電能會進一步提高。

目前多數專利是單獨合成鋁溶膠或者單獨合成鈦溶膠。比如CN108461718A公開了一種大晶粒NCM基體上鈦溶膠包覆，改善首效及放電比容量的方法，通過乙醇溶劑制備鈦溶膠包覆大晶粒NCM，提高三元正極材料首次效率約2％、放電比容量約2mAh/g，但循環能力并未提高。

目前沒有合成醇系鈦鋁溶膠的報道。

發明內容

為了同時、進一步提高首效、放電比容量及循環性能，本發明的首要目的在于提供一種表面包覆均勻、具有較高首效和較高放電比容量，且循環性能好的醇系鈦鋁溶膠包覆的鋰離子二次電池多元復合正極材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供由上述方法制得的鋰離子二次電池多元復合正極材料。

本發明的再一目的在于提供上述鋰離子二次電池多元復合正極材料的用途。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

醇系鈦鋁溶膠包覆的鋰離子二次電池多元復合正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備醇系鈦鋁溶膠

先將鋁鹽溶于去離子水配成鋁鹽溶液，濃度2.0mol/L的溶液；