[发明专利]一种钛改性高镍多元正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛改性高镍多元正极材料及其制备方法，所述钛改性高镍多元正极材料为复合粒子，包含LiNi_xMn_yCo_zM_{1‑x‑y‑z}O₂以及LiTiO₂；其中，所述通式LiNi_xMn_yCo_zM_{1‑x‑y‑z}O₂中，0.48≤x≤0.78，0≤y≤0.28，0.08≤z≤0.18，x+y+z1.0，M代表Mg、Zr、Al、Nb、W、Cr和稀土元素Re中的一种或多种元素；所述方法通过借助三元镍基材料的价态还原高价钛得到的包覆物具有稳定的层状岩盐相，打破了长期禁锢在人们思想上的固定思维，实现了在氧化气氛下合成LiTiO₂包覆物；所制得的复合粒子表面残碱含量少，首次效率在87％以上，材料的循环性能极大提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池多元正极材料制备技术领域，具体涉及钛改性高镍多元正极材料及其制备方法。

技术背景

随着锂离子电池应用领域的不断扩大，特别是其手机、笔记本电脑及电动车等中的应用，给锂离子电池材料的发展带来了广阔的前景，同时对锂离子电池材料的综合性能提出了更高的要求，其中，最为迫切的要求就是提高锂离子电池的循环寿命，同时保证锂离子电池的安全性能。提高锂离子电池的循环寿命和安全性能，主要有两个途径，一是提高正极材料的结构稳定性，二是降低材料的残碱量和正极材料与电解液的接触面积，如果能同时满足上述两个要求，将是理想的选择。

正极材料是决定锂离子电池性能的重要组成部分。在目前已产业化最成熟的正极材料LiCoO₂，综合性能优良，但价格昂贵，毒性较大，安全性能存在缺陷，尤其在过充条件下，材料不稳定，容易和电解液发生反应，应用领域受到较大影响；此外LiCoO₂只有一半锂能够可逆脱嵌，限制锂离子电池容量提高，无法满足电动车电源等动力电源电池的需求，因此需寻找高性能低成本的新型材料。目前除了钴酸锂以外，商品化的常见的正极材料还包括三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂等材料。三元正极材料具有成本低、比容量高、电压平台高、抗过冲性能好、热稳定性优良等优点，但常规三元材料普遍存在pH值较高、循环性能较差等缺点，从而限制了三元材料的实际应用。目前降低三元材料的pH值主要采用水洗工艺(CN103700839A，CN102683672A，CN101450815A等)和二烧工艺，水洗工艺存在层间锂不可逆脱出，造成容量降低和循环性能下降；二烧工艺降低pH值较低，但会容易造成材料的过烧，增加锂镍离子混排，影响材料的性能。

发明内容

针对现有技术上的缺点，本发明的一方面提供一种钛改性高镍多元正极材料，所述钛改性高镍多元正极材料为复合粒子，包含LiNi_xMn_yCo_zM_1-x-y-zO₂以及LiTiO₂；

其中，所述通式LiNi_xMn_yCo_zM_1-x-y-zO₂中，0.48≤x≤0.78，0≤y≤0.28，0.08≤z≤0.18，x+y+z1.0，M代表Mg、Zr、Al、Nb、W、Cr和稀土元素Re中的一种或多种元素。

在一些实施方式中，所述复合粒子中LiTiO₂覆盖在所述LiNi_xMn_yCo_zM_1-x-y-zO₂的表面。

在一些实施方式中，所述复合粒子中LiTiO₂的含量为0.01wt％～5wt％。

本发明的另一方面是提供一种所述钛改性高镍多元正极材料的制备方法，包括：