[发明专利]一种磷酸钛镧锂修饰的无钴正极材料及其制备方法

说明书

一种磷酸钛镧锂修饰的无钴正极材料及其制备方法。本发明正极材料的化学式为LiNi_xMn_yO₂·nLi_pLa_qTi_w(PO₄)₃，其中x、y、n、q、p、w为摩尔数，0.7≤x1，0y≤0.3，x+y＝1，3.2≤p+q+w≤3.5，1.2≤p≤1.5，0.2≤q≤0.5，1.5≤w≤1.8，0n≤0.05正极材料表面均匀包覆着磷酸钛镧锂。本发明方法包括以下步骤：采用共沉淀的方法形成前驱体，并通过与锂源烧结形成正极材料；将镧源与锂源均匀分散于有机溶剂中，然后加入磷源与钛源，并加入LiNi_xMn_yO₂，分散均匀得混合液；搅拌蒸发并真空干燥，获得预烧粉末；在氧气气氛下烧结处理，获到最终产物。本发明工艺流程易操作，环境友好无污染，组装成电池，首次放电容量高，循环稳定性优异。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种磷酸钛镧锂修饰的无钴正极材料及其制备方法。

背景技术

钴由于其稀缺性和战略价值，导致价格长期居高不下，锂离子电池正极材料的成本约占整个电池的30％～45％，其中，钴占有一定比重，在三元正极材料中，以523体系为例，钴可以达到20％占比率。由于钴在地壳中含量稀少，价格昂贵；同时在正极材料中钴元素并不参与电化学反应，所以提高镍含量的同时，降低钴含量，是提升电池能量密度和降低成本的好方法。

随着镍的含量的提高，锂离子电池的容量、能量密度也会相应提高；但是，镍含量的提高，对电池的循环性能和热稳定性会带来不利的影响，主要表现在循环充放电容量损失和高温环境下容量的大幅衰减，该缺点限制了高镍无钴正极材料的应用。

因此，针对材料合成工艺复杂和循环稳定性较差等问题，提供一种制备工艺简单、循环稳定性和倍率性能优异的锂离子电池正极材料及其制备方法很有必要。

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，提供一种磷酸钛镧锂修饰的无钴正极材料及其制备方法。本发明正极材料组装的电池首次放电容量高，循环稳定性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

种磷酸钛镧锂修饰的无钴正极材料及其制备方法，其特征在于，本发明正极材料的化学式为LiNi_xMn_yO₂·nLi_pLa_qTi_w(PO₄)₃，其中x、y、n、q、p、w为摩尔数，0.7≤x1，0y≤0.3，x+y＝1，3.2≤p+q+w≤3.5，1.2≤p≤1.5，0.2≤q≤0.5，1.5≤w≤1.8，0n≤0.05。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：

优选的，一种磷酸钛镧锂修饰的无钴正极材料及其制备方法，通过如下步骤制备而成：(1)以摩尔比计，首先将1～3moL/L的NiSO₄·6H₂O、MnSO₄·H₂O(Ni:Mn＝x:y)均匀混合，同时将NaOH溶液(5～6mol/L)和作为配位剂的NH₃·H₂O溶液(4～5mol/L)分别加入反应槽中。调节PH值于10～11.0，氨水浓度为2～2.5mol/L。进行共沉淀反应，用纯水过滤洗涤干燥后，得到前驱体Ni_xMn_y(OH)₂。