[发明专利]钛酸锂包覆的锂镍锰氧的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别地，涉及一种钛酸锂包覆的锂镍锰氧的合成方法。

背景技术

目前商业化使用的锂离子电池正极材料电压普遍在3.7V，而新型二元正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄电压可达到4.8V，其应用在锂离子电池中，能提高正极材料的能量密度，相比LiMn₂O₄来说，两者理论容量接近，约为148mAh/g，LiNi_0.5Mn_1.5O₄电压却比LiMn₂O₄高出近1V，能量密度提升25％左右，但其作为锂离子电池正极材料也存在高温循环性能差、倍率性能一般的问题。原因是，高电压LiNi_0.5Mn_1.5O₄的尖晶石结构在充放电循环中，结构稳定性差，Mn易于发生歧化反应，造成Mn的溶解。而且，在现有的电解液体系中，在4.8V的高电压下，电解液易于在材料表面氧化分解，电池中的隔膜也容易在4.8V的材料表面，在循环过程中易于老化，造成微短路，形成安全隐患。

发明内容

本发明目的在于提供一种钛酸锂包覆的锂镍锰氧的合成方法，以解决传统方法制备的锂镍锰氧的产品电性能较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钛酸锂包覆的锂镍锰氧的合成方法，包括以下步骤：

1)将Ni源化合物、Mn源化合物及M源化合物按摩尔比Ni:Mn:M＝(0.5-x)：(1.5-y):(x+y)加入纯水中，配置成总摩尔浓度为1.0～3.0mol/L的混合溶液，其中，0＜x＜0.5，0＜y＜1.5，M源化合物为Al、B、Ti、Mg、V、Cr、Zr、Co、Cu、Nb、Mo、Fe、Hf、Zn、Ta、W的可溶性盐中的一种或几种。

2)在保护气体的氛围下、搅拌和加热的条件下，在混合溶液中加入络合剂溶液，并加入碱性溶液至pH值9～12，进行沉淀反应，得到悬浮溶液。

3)氧化悬浮溶液，固体离心分离，干燥，得到分子式为Ni_(0.5-x)Mn_(1.5-y)M_(x+y)OOH的前驱体粉末。

4)将第一Li源化合物及前驱体粉末混合，进行第一次烧结，得到LiN_i(0.5-x)Mn_(1.5-y)M_(x+y)O₄。

5)将LiN_i(0.5-x)Mn_(1.5-y)M_(x+y)O₄、第二Li源化合物、TiO₂粉末，加纯水，进行混合，分散，干燥，得到混合固体材料。

6)将混合固体材料进行二次烧结，得到分子式为LiN_i(0.5-x)Mn_(1.5-y)M_(x+y)O₄·Li₄Ti₅O₁₂的锂镍锰氧包覆电极材料。

进一步地，步骤2)中的搅拌速度为400rpm～700rpm，加热温度为30～90℃。

进一步地，络合剂溶液与混合溶液按络合剂：(Mn+Ni+M)＝0.1～1.0的摩尔比混合。

进一步地，第一Li源化合物及前驱体粉末按Li:(Ni+Mn+M)＝0.4～0.7的摩尔比混合，第一次烧结的烧结温度为700～950℃，烧结时间为15～35小时。

进一步地，TiO₂粉末和第二Li源化合物的质量之和为LiN_i(0.5-x)Mn_(1.5-y)M_(x+y)O₄的质量的3～7％，第二Li源化合物和TiO₂粉末的摩尔比为0.8～0.85：1。

进一步地，二次烧结的烧结温度为600～800℃，烧结时间为5～20小时。