[發明專利]包覆改性的正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110777997.1
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113471439B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 張寶;鄧鵬;程誠;林可博;鄧夢軒;周亞楠
• 申請（專利權）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;C01B33/00;C01B33/20;C01G23/00;C01G53/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳;肖小龍

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，公開了一種包覆改性的正極材料及其制備方法。通過對鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯水解形成沉淀，水洗干燥后，得TiO₂?SiO₂多相復合物，再與前驅體復合，得到包覆改性的前驅體。包覆改性的前驅體、有機添加劑和鋰源混合均勻，煅燒，可得包覆改性的三元正極材料。本發明所制備的材料包覆均勻，結晶性能好，穩定性高；工藝簡單，易操作。通過對前驅體進行表面包覆，提高了三元材料的結構穩定性和電化學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體涉及一種包覆改性的正極材料及其制備方法。

背景技術

層狀鎳鈷錳 (LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，NCM)、鎳鈷鋁 (LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂，NCA)復合正極材料是一類具有極好發展前景的材料。1999年，Liu等人研發出不同組分的鎳鈷錳層狀材料，與其它材料相比具有明顯優勢，從此拉開了三元材料發展的序幕。三元材料中，Co的含量對NCM材料的導電率有較大的影響，隨著Co含量的適當增加，材料 Li⁺/Ni²⁺之間的陽離子混排可以有效減少，并且能提高NCM材料的倍率性能，Mn元素在材料中是電化學惰性的，不參與氧化還原反應，主要是為了穩定材料結構、提高材料安全性能。對于NCA材料，Co-Al摻雜一方面能加速Ni²⁺的氧化，降低晶格中Ni²⁺的含量，還可以抑制材料的不可逆相變，提高材料的循環穩定性和安全性能。但是總的來說，目前的商業上廣泛應用的三元正極材料仍存在首次庫倫效率低、倍率性能差、循環性能差及嚴重的電壓衰減等問題。為了進一步提高正極材料的電化學性能，包覆是常用的手段。

發明內容

本發明的目的是提供一種包覆改性的正極材料及其制備方法，通過有機酯水解形成沉淀，合成多相復合物，對前驅體進行包覆，并進一步煅燒得到具有良好結構穩定性和電化學性能的正極材料。

本發明的目的具體通過以下技術方案實現。

首先，本發明提供一種包覆改性的正極材料，其包覆層為Li₂SiTiO₅、或者Li₄TiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物、或者Li₄SiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物。

其次，本發明提供上述包覆改性的正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）水解鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯，得到TiO₂-SiO₂多相復合物；

（2）在前驅體漿料中加入TiO₂-SiO₂多相復合物，反應一段時間后，得到包覆改性的前驅體；

（3）混合包覆改性的前驅體、有機添加劑和鋰源，煅燒，得到所述的包覆改性的正極材料；

當鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯的摩爾比為1時，所述包覆改性的正極材料的包覆層為Li₂SiTiO₅；

當鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯的摩爾比大于1時，所述包覆改性的正極材料的包覆層為Li₄TiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物；

當鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯的摩爾比小于1時，所述包覆改性的正極材料的包覆層為Li₄SiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物。