[發明專利]一種Mg/Ti共摻雜Li3

有效

• 申請號: 202011625991.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112811403B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 陳金麗;張新龍;趙云虎;秦錦
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: C01B25/30
• 分類號: C01B25/30;C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海助之鑫知識產權代理有限公司 31328
• 代理人: 吳紅艷

本發明為了改善高鎳三元正極材料的電化學穩定性，提高電池倍率性能和循環性能，提供了一種Mg/Ti共摻雜Li₃PO₄包覆的高鎳三元正極材料制備方法。以高鎳前驅體為原料，將鎳鈷錳前驅體，鋰源，鎂化合物和鈦化合物按一定比例一同加入高速混合機中充分混合，在氧氣氣氛下先低溫預燒再高溫煅燒，得到摻雜基體材料；將得到的摻雜基體材料和磷酸鋰化合物按照一定比例在混合機中充分混合，并在氧氣氣氛條件下二次燒結，得到磷酸鋰包覆的正極材料。本發明工藝簡單，Mg/Ti雙摻雜劑分層分布可以同時增強表面穩定性和晶體結構穩定性，Li₃PO₄包覆層有助于降低電化學阻抗和電解液副反應，進而提高高鎳三元正極材料熱穩定性和改善循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，特別涉及一種Mg/Ti共摻雜 Li₃PO₄包覆的高鎳三元正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著電動汽車等應用，高能量電池的需求不斷增加，鋰離子電池無疑在未來幾年將對我們的生活產生更大的影響。正極材料是鋰離子電池中最關鍵的一部分，其成本占整個電池的三分之一。近年來層狀正極材料受到了廣泛的研究關注，高鎳三元正極材料(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，NMC)由于其高能量密度和潛在的低成本成為最有希望的候選材料。然而，高鎳三元正極材料具有較差的熱穩定性和化學穩定性，尤其在深度充放電狀態下易導致嚴重的安全問題，阻礙了其廣泛的實際應用。因此，高鎳三元正極材料大倍率充放電性能、循環性能，存儲性能等一直成為行業關注焦點。

研究表明，通過元素摻雜能有效緩解循環過程中不良相變，從而達到穩定結構的作用。如專利CN 108550802公開一種釔鑭共摻的正極材料制備方法，將含釔和鑭的化合物與鎳鈷錳前驅體以及鋰源一同加入到高速混料器中充分混合，然后進行煅燒得到摻雜材料，提高材料穩晶體結構穩定性，進而提高材料的循環壽命及安全性能。此外，表面包覆也是一種能有效提高正極材料性能的一種手段，采用表面包覆可以防止正極材料和電解液直接接觸，避免正極材料和電解質直接的副反應，有效改善界面效應，提高材料的熱穩定性和電池高溫安全性。

發明內容

本發明為了改善高鎳三元正極材料的電化學穩定性，提高電池倍率性能和循環性能，提供了一種Mg/Ti共摻雜Li₃PO₄包覆的高鎳三元正極材料制備方法。

第一方面，所述Mg/Ti共摻雜Li₃PO₄包覆的高鎳三元正極材料制備方法包括下述步驟：

(1)、以高鎳前驅體為原料，將鎳鈷錳前驅體，鋰源，鎂化合物和鈦化合物按一定比例一同加入高速混合機中充分混合，得到混合物；

(2)、將步驟(1)得到的混合物，在氧氣氣氛下先低溫預燒再高溫煅燒，得到摻雜基體材料；

(3)、將步驟(2)得到的摻雜基體材料和磷酸鋰化合物按照一定比例在混合機中充分混合，并在氧氣氣氛條件下二次燒結，得到磷酸鋰包覆的正極材料。

所述步驟(1)中，所述高鎳前驅體為高鎳三元前驅體，其化學通式為 Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂，其中:0.8≤x＜1，0＜y＜0.2。

優選的，步驟(1)中，所述鋰源包括不限于碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰中的一種或多種的組合。

優選的，步驟(1)中，所述鎂化合物為碳酸鎂，氫氧化鎂中的一種。

優選的，步驟(1)中，所述鈦化合物為氧化鈦，氫氧化鈦中的一種。