[发明专利]一种钨钛共包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池技术领域，提供一种钨钛共包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法，所述方法包括：将钨源化合物、钛源化合物和稳定剂溶解在溶剂中形成共混液；取适量锂电三元材料加入至所述共混液中搅拌均匀得到浆料；向所述浆料中喷入高压锂源水雾并搅拌，随后除溶剂、干燥获得混合物料；将所述混合物料煅烧，冷却后获得钨钛共包覆的锂离子三元正极材料，材料内核为锂电三元材料，外层为连续均匀的钨钛复合膜。本发明将钨和钛无机盐于醇相中缓慢分解并在成品三元材料表面形成钨钛复合氧化物膜，该表面修饰膜不仅有助于改善高温下正极材料的循环性能，而且反应副产物还有助于改善正极材料的加工性能，本方法工艺简单，成本低廉，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种钨钛共包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子动力电池因其能量密度高、自放电低、无记忆效应、成本低等一系列优点作为一种重要的二次电池，正不断受到关注。锂离子动力电池中正极材料是电池的能量密度和使用寿命等性能的关键影响因素。如何做出品质优良的锂离子动力电池很大程度上取决于如何制备出性能优异的正极材料。具有层状堆积结构的镍钴锰三元正极材料凭借高比容量、优良的循环性能、合理的成本等优点迅速的被人们所关注，是一类特别适合用于电动车以及混合动力的高能量正极材料。

为了在更小的空间释放更多的能量，镍钴锰三元正极材料正朝着高镍材料体系发展。研究表明：镍钴锰三元正极材料随着镍含量的增加，材料在电解液中的稳定性越差，所制备电池的循环性能越差。同时，较高的残碱不利于电池制备过程的控制，阻碍了材料商业化发展的进程。为了改善这些问题，三元材料的表面包覆被验证是一种有效的方法，如中国专利CN104282898A通过对LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂进行Al₂O₃的湿法包覆，但该方法材料在制备过程中与水接触时间较长，引发一系列副反应，不利于电池性能，同时水相包覆均匀性也难以控制，使得包覆层不够均匀。此外，常用包覆元素(Al、Zr等)对材料的循环有一定的改善，但往往效果不是很理想。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种钨钛共包覆的锂离子三元正极材料及其制备方法，旨在解决现有镍钴锰酸锂三元材料的加工性能和充放电循环性能不很理想的技术问题。

一方面，所述钨钛共包覆的锂离子三元正极材料的制备方法包括下述步骤：

S1、将钨源化合物、钛源化合物和稳定剂溶解在溶剂中形成共混液；

S2、取适量锂电三元材料加入至所述共混液中搅拌均匀得到浆料；

S3、向所述浆料中喷入高压锂源水雾并搅拌，随后除溶剂、干燥获得混合物料；

S4、将所述混合物料煅烧，冷却后获得钨钛共包覆的锂离子三元正极材料，材料内核为锂电三元材料，外层为连续均匀的钨钛复合膜。

进一步的，步骤S1在湿度低于10％的干燥环境中进行，所述钨源化合物WCl₆，所述钛源化合物为TiCl₄，所述溶剂为醇溶剂，所述稳定剂为醋酸铵。

进一步的，步骤S2得到的浆料中，钨和钛添加总量为1000～3000ppm。

进一步的，步骤S3中的高压锂源水雾为高压LiOH水雾。

进一步的，步骤S4中，将所述混合物料转入炉内于350～500℃煅烧，并保温5～10h，冷却后获得钨钛共包覆的锂离子三元正极材料。

另一方面，所述钨钛共包覆的锂离子三元正极材料由如权利要求1-5任一项所述方法制备得到，其内核为锂电三元材料，外层为连续均匀的钨钛复合膜。