[發明專利]一種偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910348912.0
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110085831A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 張大偉;劉星;蔣洋;楊慶春
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

1.一種偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料，其特征在于：是以鎳鈷錳三元正極材料作為內核，在所述內核的表面包覆有偏鈦酸鋰，所述鎳鈷錳三元正極材料的通式為LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，其中0<x≤0.1、0<y≤0.1。

2.根據權利要求1所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料，其特征在于：在包覆過程中添加螯合劑以促進包覆。

3.根據權利要求1或2所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料，其特征在于：在所述偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料中，偏鈦酸鋰的質量占0.5％。

4.一種權利要求1、2或3所述偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽溶于水中，充分攪拌混合均勻，得到混合溶液；

(2)將氫氧化鈉溶液、氨水溶液和步驟(1)得到的混合溶液通過蠕動泵加到四口燒瓶中，通過共沉淀反應獲得鎳鈷錳氫氧化物前驅體；

(3)將所述鎳鈷錳氫氧化物前驅體與鋰源混合均勻后，在通氧氣的管式爐中以2～5℃/min的升溫速率升溫至450～500℃，保溫5h，再以2～5℃/min的升溫速率升溫至750～850℃，保溫15h；隨爐冷卻后研磨過篩，得到鎳鈷錳鋰氧化物粉末LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，即為鎳鈷錳三元正極材料；

(4)稱取鈦源、鋰源和螯合劑放入適量無水乙醇中超聲，再加入LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂粉末，攪拌均勻，然后倒入研缽中研磨至無水乙醇完全揮發，所得固體粉末在空氣氛圍中650℃保溫煅燒5h，即得到偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料。

5.根據權利要求4所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽為硫酸鹽、乙酸鹽和硝酸鹽中的一種。

6.根據權利要求4所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽中，鎳原子、鈷原子和錳原子的摩爾比為8:1:1。

7.根據權利要求4所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中：所述共沉淀反應過程中控制溶液pH為11±0.5；所述共沉淀反應是以氮氣作為保護氣，在50℃反應24h。

8.根據權利要求4所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于：所述鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰和醋酸鋰中的至少一種；所述鈦源為二氧化鈦和鈦酸四丁酯中的至少一種；所述螯合劑為EDTA、LAS、CTAB和PEG中的至少一種。

9.根據權利要求4所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，鎳鈷錳氫氧化物前驅體與鋰離子的摩爾比為1:1.05。

10.根據權利要求2所述的偏鈦酸鋰包覆鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，鈦離子、鋰離子和螯合劑的摩爾比為1:2:1。