[發明專利]一種高循環性能的鉬摻雜二氧化鈦包覆高鎳三元正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110379821.0
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113307310B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 陳權啟;陳卓;李文娜;高能雙;李赫琛;孫瑞聰
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01G23/047;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
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本發明公開了一種高循環性能的鉬摻雜二氧化鈦包覆高鎳三元正極材料的制備方法。將鉬源化合物、鈦源化合物以及高鎳三元正極材料混合，高溫熱處理，獲得鉬摻雜二氧化鈦包覆高鎳三元正極材料；所述高鎳三元正極材料為LiNi_0.9Co_0.05Al_0.05O₂；Mo⁶⁺對TiO₂的摻雜形成空位缺陷，提高TiO₂的電子電導率，提升高鎳三元正極材料的倍率性能。同時，Mo摻雜TiO₂包覆層將高鎳三元正極材料與電解液隔開，避免活性材料高鎳三元正極材料遭受電解液中的微量HF腐蝕而破壞晶體結構，提高高鎳三元正極材料的循環性能，從而原位生成Mo摻雜TiO₂包覆的高鎳三元正極材料擁有優異的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明屬于新能源材料技術領域，特別涉及一種高循環性能的鉬摻雜二氧化鈦包覆高鎳三元正極材料的制備方法。

背景技術

發展新能源發電技術(如太陽能發電、海洋能發電、風能發電等)及能源節約技術是應對能源危機的高效措施，是社會可持續發展的重要戰略。新能源發電技術的高效利用離不開先進的儲能技術，而可充電化學電源是目前最先進、效率最高、成本最低的儲能系統。與鉛酸電池、鎳-鎘電池、鎳氫電池相比，鋰離子電池具有使用壽命長、比能量高、環境友好等優點，在可充電化學電源中應用最廣泛。然而，隨著社會對鋰離子電池能量密度要求越來越高，現有應用最廣的鈷酸鋰正極材料LiCoO₂已難以滿足需求，開發具有高能量密度的鋰離子電池正極材料已成為鋰離子電池的發展重點和難點。高鎳三元正極材料(LiNi_xCo_yMn_zO₂或LiNi_xCo_yAl_zO₂,x0.8)的能量密度遠高于LiCoO₂的實際能量密度，而且其含鈷量很低或不含鈷，因此，高鎳三元正極材料比LiCoO₂更廉價、更環保，成為目前鋰離子電池正極材料的發展重點，應用前景廣闊。但目前高鎳三元鋰離子電池正極材料仍存在循環性能差的問題，亟需解決。已有研究表明，通過單一的Al₂O₃、MgO、TiO₂、ZnO、ZrO₂、SiO₂、CeO₂和RuO₂等氧化物對材料進行表面包覆，提高三元正極材料的循環性能。本發明綜合利用兩種氧化物及缺陷氧化物電子電導率高的優點，通過原位形成的Mo摻雜TiO₂ (Ti_1-xMo_2x/3O₂)對高鎳三元正極材料LiNi_0.9Co_0.05Al_0.05O₂進行包覆處理，提高 LiNi_0.9Co_0.05Al_0.05O₂的循環性能。

發明內容

本發明的目的是針對現有高鎳三元鋰離子電池正極材料循環性能差的問題，提供一種Mo摻雜TiO₂包覆高鎳三元正極材料LiNi_0.9Co_0.05Al_0.05O₂的制備方法，解決現有高鎳三元材料循環性能較差的問題。

具體步驟為：