[发明专利]一种醇系钛铝溶胶包覆的锂电池正极材料及其制法和用途

说明书

本发明公开了一种醇系钛铝溶胶包覆锂离子电池多元复合正极材料及其制备方法和用途，其制法包括以下步骤：取液态醇和去离子水混匀，再加入钛酸丁酯和铝盐溶液，均匀搅拌后加入有机酸，搅拌至浑浊消失，得到醇系钛铝溶胶；将正极材料前驱体、锂源、元素M的化合物与镍锰氢氧化物混合，烧结，冷却后破碎筛分，得到化合物A；取醇系钛铝溶胶溶于乙醇溶液，加入化合物A，均匀搅拌，过滤，烘干，然后在300～990℃热处理，冷却后破碎筛分得到醇系钛铝溶胶包覆的锂电池正极材料。本发明制备的包覆型锂二次电池多元复合正极材料，具有更高的首次效率、放电比容量，同时包覆钛铝保护层降低电解液对基材活性物质的腐蚀，提高电池安全性能和循环性能。

技术领域

本发明属于锂电池材料领域，具体涉及一种醇系钛铝溶胶包覆的锂离子二次电池正极材料及其制法和用途。

背景技术

锂离子二次电池具有质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等特点，不仅广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等民用及军事领域，而且在电动汽车、航天和储能方面具有很大的发展前景。

近年来，随着科技的不断发展、移动设备及通讯设备性能的不断提高，同时Co资源匮乏导致Co价格过高，对锂离子电池的成本、循环寿命等提出了更高的要求。为了满足人们对能量及安全的需求，开发具有更高电压、更高能量密度、良好循环性能的正极材料成为锂离子电池发展的热点。

锂离子二次电池正极材料中，引入Ni提高材料的容量；引入Co提高材料循环能力，稳定材料结构；引入Mn提高安全性，同时降低成本。目前，为了使锂离子二次电池正极材料具有更优异的性能，提高首效、放电比容量及循环性能，一般会对其做包覆处理。锂离子二次电池正极材料中，包覆Ti能够改善首次放电比容量和首效，但循环没有改善；包覆Al只能改善循环，但首效和放电比容量不会提高；Ti和Al同时包覆能够改善首效、放电比容量及循环，Ti和Al同时包覆分为固相包覆和液相包覆。

CN 102420322B过固相法包覆含磷化合物在小于900℃的高温下反应得到含磷复合正极材料，改善了复合正极材料循环性能；但与液相包覆相比固相反应会使得材料表面出现包覆不均匀现象，这种不均匀不利于循环性能的进一步提高。

但相比于不包覆或者单独包覆Ti或Al，固相Ti和Al同时包覆会明显提高电池性能。

为了进一步提高电池的性能，可以优化采用液相包覆，材料均匀地分布在液相中，不存在包覆死角，所以包覆会更均匀，电能会进一步提高。

目前多数专利是单独合成铝溶胶或者单独合成钛溶胶。比如CN108461718A公开了一种大晶粒NCM基体上钛溶胶包覆，改善首效及放电比容量的方法，通过乙醇溶剂制备钛溶胶包覆大晶粒NCM，提高三元正极材料首次效率约2％、放电比容量约2mAh/g，但循环能力并未提高。

目前没有合成醇系钛铝溶胶的报道。

发明内容

为了同时、进一步提高首效、放电比容量及循环性能，本发明的首要目的在于提供一种表面包覆均匀、具有较高首效和较高放电比容量，且循环性能好的醇系钛铝溶胶包覆的锂离子二次电池多元复合正极材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制得的锂离子二次电池多元复合正极材料。

本发明的再一目的在于提供上述锂离子二次电池多元复合正极材料的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

醇系钛铝溶胶包覆的锂离子二次电池多元复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备醇系钛铝溶胶

先将铝盐溶于去离子水配成铝盐溶液，浓度2.0mol/L的溶液；