[发明专利]一种磷酸钛锆锂修饰富锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸钛锆锂修饰富锂材料及其制备方法，合成一种mLi[Li_0.4Ni_0.16Co_0.16Mn_xZr_0.1q]O₂·nLiTi_wZr_q(PO₄)₃复合材料，在上述材料中磷酸钛锆锂的质量百分含量为0.5～5wt％，厚度5～20nm。包括以下步骤：(1)将锂源、锆源与磷源分散到有机溶剂中(2)将钛源、富锂材料加到溶液中，并搅拌得黑色浆料；(3)真空干燥得预烧物；(4)研磨并在空气气氛烧结，得复合材料。本发明提高了富锂材料的锂离子电池电化学性能、倍率性能和循环性能。本发明材料组装的电池，在2.0～4.6V，0.1C下，首次放电克容量达255.3mAh/g，1C下循环100圈，容量为224.9mAh/g，容量保持率达88.1％，大倍率下性能优异；本发明方法简单，成本低，环境污染少，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料及其制备方法，具体涉及一种磷酸钛锆锂修饰富锂材料及其制备方法。

背景技术

富锂正极材料是近几年迅速发展的一种新型锂离子电池正极材料。在众多正极材料中，具有高容量、低成本、低毒性等特点的富锂材料成为了研究热点，并有希望作为正极材料应用于下一代的高比能锂离子电池中。然而，这种富锂材料存在着一些固有的短板，例如，具有较大的首次不可逆容量、较差的倍率性能以及循环时的工作电压衰减等缺陷，这些性能短板均使富锂材料应用于锂离子正极材料受到限制。

正极材料的改性主要是掺杂和包覆，掺杂和包覆可以改变材料的性能，增加导电性、循环稳定性及安全性。虽然可以在一定程度上改变材料的性能，但由于实验操作、仪器及环境药品等一些因素，可能会出现包覆层不均匀、未全部包覆等问题，导致包覆后的材料的性能一般，应相应的改进实验条件及包覆的方法。

目前，研究者常采用包覆的方法对富锂材料进行改性以降低不可逆容量的损失，如MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、ZnO、AlPO₄和Mg₃(PO₄)₂对富锂材料进行包覆，包覆层使电极表面和电解质之间的直接接触面积最小化，有助于防止材料受到副反应产生的HF的侵蚀。

CN 110148715A发明了一种氧化锌包覆的富锂材料的制备方法，它所述材料中，包括步骤：(1)将抗坏血酸和六亚甲基四胺溶解于去离子水中得到混合溶液，按摩尔数计，(抗坏血酸：六亚甲基四胺＝1:4.2)向混合溶液中加入富锂材料，搅拌均匀后再逐滴滴加乙酸锌溶液，最后依次经过离心干燥、煅烧工序后得到氧化锌包覆的富锂材料。本发明得到的富锂材料不仅具有较高的库伦效率，而且制备方法简单，成本低。在2.5～4.3V，0.1C下，首次放电克容量达173.7mAh/g，循环50圈，容量168mAh/g，容量保持率达96.7％。但是，其所得材料在0.1C倍率下的放电容量仅为173mAh/g，循环圈数较短，电化学性能不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种磷酸钛锆锂修饰的富锂复合材料及其制备方法。本发明正极复合材料组装的电池首次放电容量高，循环稳定性好。

本发明进一步所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种磷酸钛锆锂修饰的富锂复合材料的制备方法。本发明制备方法简单合理，成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：