[发明专利]一种含钛锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体设计一种含钛锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为性能优异且环保的电池，具有能量密度高，可快速充电、自放电小、可长时间储存、循环性能优越、无记忆效应等优点。锂离子电池已经广泛的应用于各种便携式电子设备上，也将成为日后电动汽车的首选电源。

目前锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、锰酸锂、橄榄石型磷酸铁锂等锂离子正极材料。钴酸锂和三元材料等正极材料性能较好，但用钴元素较多，因钴的毒性较大，资源匮乏，使得成本较高；锰酸锂、橄榄石型磷酸铁锂成本较低，但也容量较低。

综上可知，现有的锂离子电池制造领域因为使用材料的问题，存在生产成本高或者容量较低的不足。

发明内容

本发明的目的就是提供一种成本低廉的含钛锂离子电池正极材料的制备方法，它不仅制作工艺简单，且无杂质、比容量较高、循环稳定性良好，具有较长的使用寿命，适合工业化大规模生产。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种含钛锂离子电池正极材料的制备方法，该方法制备的正极材料的化学通式为LiNi_1-x-y-zTi_xMn_yM_zO₂，其中0.01≤x≤0.20，0≤y≤0.5，0≤z≤0.05，M为Zr、Co、Al、Mg、Zn元素中的一种或几种；制备方法包括以下步骤：

S1，将镍源、钛源、锰源、锂源以及M的化合物按化学计量比称量，形成混合粉体A，并将混合粉体A放入球磨罐；

S2，按照球磨珠：混合粉体A：球磨介质=9:1:1的质量比，向球磨罐内加入球磨珠和球磨介质并在球磨机上进行充分粉碎混合，球磨8～24h，干燥去除溶剂，再粉碎，制成混合粉体；

S3，将混合物粉体装入石英钵，放入炉中在氧气气氛或鼓空气的条件下高温烧结，烧结温度为600～900℃，烧结时间为10～24h；

S4，随炉自然冷却至室温，去除杂物，经粉碎、过筛制备LiNi_1-x-y-zTi_xMn_yM_zO₂正极材料。

进一步地，S1中镍源为氢氧化镍、氧化亚镍、碳酸镍、草酸镍、乙酸镍中的至少一种；锰源为碳酸锰、电解二氧化锰、乙酸锰、草酸锰中的至少一种；钛源为二氧化钛、偏钛酸中的至少一种。锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、乙酸锂中的至少一种。

进一步地，S2中形成浆料的搅拌速率200～400rpm。

进一步地，S2中的球磨介质为乙醇、糖或树脂中的至少一种。

进一步地，球磨时间为16h。

进一步地，S4中鼓入空气的速率为0.1～10L/min。

进一步地，S4中鼓入氧气的速率为1.0L/min。

进一步地，S4中在烧结温度为750℃条件下烧结15h。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：成本低廉，它不仅制作工艺简单，且无杂质、比容量较高、循环稳定性良好，具有较长的使用寿命，适合工业化大规模生产。

附图说明

图1为本发明制备的正极材料的前50周循环放电一种示意图。

图2为本发明制备的正极材料的第20周充放电测试一种示意图。

图3为本发明制备的正极材料的一种XRD衍射示意图。

具体实施方式

下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

S1，称取8.3083克NiCO₃、0.9783克TiO（OH）₂和2.2991克MnCO₃混合形成混合物A；

S2，在200rpm速率搅拌作用下将4.6156克LiOH·H₂O缓慢加入A中进行混合，形成混合物B；

S3，按照球磨珠：混合物B：乙醇=9:1:1的质量比在球磨机上进行充分粉碎混合，球磨8h，干燥除去溶剂，再粉碎，制成混合物粉体C；

S4，将混合物粉体C装入石英钵，放入炉中在氧气气氛的条件下高温烧结，烧结温度为900℃，烧结时间为10h；

S5，随炉自然冷却至室温，去除杂物，经粉碎、过筛制备LiNi_0.75Ti_0.1Mn_0.15O₂正极材料。