[發(fā)明專利]一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010617857.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111816875A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 封平凈;王自強(qiáng);魏奇;尹延謀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮安新能源材料技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 淮安市科文知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 姜華

本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料，主要是采用鋁鈦雙摻雜法對(duì)錳酸鋰材料進(jìn)行改性，得到循環(huán)性能穩(wěn)定的鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰材料；然后制備得到球形度好、比容量高的523型三元球形材料，并將兩種材料進(jìn)行濕法球磨混合，獲得混合均勻，比容量較高，循環(huán)性能優(yōu)異的鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料。鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元球形材料混合，既可以有效提高材料的比容量和循環(huán)性能，降低材料成本，又可以更好地減緩三元材料的高氧化態(tài)惡化情況，同時(shí)避免了鋰枝晶的形成，從而提高材料的安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合材料，特別涉及一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

新能源行業(yè)的發(fā)展必將迎來(lái)一個(gè)春天，鋰離子電池行業(yè)作為新能源行業(yè)的重要組成部分，也將蓬勃發(fā)展。決定電池容量、壽命等關(guān)鍵性指標(biāo)因素主要就是正極材料與負(fù)極材料?，F(xiàn)有正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元正極材料與富鋰錳基正極材料。鋰離子電池正極材料錳酸鋰為立方晶系的尖晶石結(jié)構(gòu)，具有四方對(duì)稱性，與其他尖晶石結(jié)構(gòu)不同的是，該錳酸鋰尖晶石不僅便于鋰的脫出和嵌入，同時(shí)還可以通過(guò)摻雜陰離子、陽(yáng)離子和改變摻雜離子的種類、數(shù)量，來(lái)達(dá)到改善電池電壓、電化學(xué)容量和循環(huán)性能的目的，因此備受關(guān)注。但是，錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料，其理論比容量較低（≤148mAh/g），且容量衰減較快，循環(huán)性能差；而523型三元球形材料具備放電比容量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其安全性較低的原因，大大降低了其走向市場(chǎng)的速度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)錳酸鋰材料安全性高且價(jià)格低廉、三元材料循環(huán)性能優(yōu)越，克容量高的特點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料，523型三元材料的材料摻入鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰后形成復(fù)合材料，其熱穩(wěn)定性要優(yōu)于純?nèi)牧?，另一方面，鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合材料作為鋰離子電池正極材料，可有效提高電池的安全性；本發(fā)明的另一目的在于提供該復(fù)合正極材料的制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料，，所述復(fù)合正極材料是通過(guò)濕法球磨的方法，將523型三元材料摻入鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰材料中制備而成。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案為：

一種鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料的制備方法，包括以下步驟：

1）鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰材料的制備：電解二氧化錳、碳酸鋰按化學(xué)計(jì)量比稱量放入球磨罐中，然后按照一定摻雜量稱取鋁鹽和鈦鹽，采用干法球磨混料，球磨后過(guò)篩，過(guò)篩后置于馬弗爐內(nèi)空氣氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后隨爐冷卻至室溫，過(guò)篩后得到鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰材料；

2）523型三元球形材料的制備：根據(jù)配比分別稱取適量的鋰鹽、523前驅(qū)體、二氧化鋯球磨珠，將稱取好的粉末與球磨珠按照碳酸鋰、523前驅(qū)體、球磨珠的順序分別加入球磨罐中，將球磨罐放置入球磨機(jī)中，進(jìn)行球磨工作，球磨后過(guò)篩，過(guò)篩完畢后干燥，干燥后放入馬弗爐中燒結(jié)，燒結(jié)后隨爐冷卻至室溫，過(guò)篩得到523型三元球形材料；

3）鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料復(fù)合材料的制備：將步驟1）所得鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰材料和步驟2）中所得523型三元球形材料按照比例，放入球磨罐中，按照球料比添加球磨珠，再加入乙醇溶液，進(jìn)行濕法球磨，球磨結(jié)束后，過(guò)濾、洗滌、烘干、過(guò)篩得到鋁鈦雙摻雜型錳酸鋰與523型三元材料的復(fù)合正極材料。

本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)方案為：

進(jìn)一步的，步驟1）所述電解二氧化錳與碳酸鋰的摩爾比為1.03~1.07：1，所述鋁鈦摻雜量為4.0%~6.0%。