[发明专利]包覆改性的正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料技术领域，公开了一种包覆改性的正极材料及其制备方法。通过对钛酸四丁酯和正硅酸乙酯水解形成沉淀，水洗干燥后，得TiO₂‑SiO₂多相复合物，再与前驱体复合，得到包覆改性的前驱体。包覆改性的前驱体、有机添加剂和锂源混合均匀，煅烧，可得包覆改性的三元正极材料。本发明所制备的材料包覆均匀，结晶性能好，稳定性高；工艺简单，易操作。通过对前驱体进行表面包覆，提高了三元材料的结构稳定性和电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种包覆改性的正极材料及其制备方法。

背景技术

层状镍钴锰 (LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，NCM)、镍钴铝 (LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂，NCA)复合正极材料是一类具有极好发展前景的材料。1999年，Liu等人研发出不同组分的镍钴锰层状材料，与其它材料相比具有明显优势，从此拉开了三元材料发展的序幕。三元材料中，Co的含量对NCM材料的导电率有较大的影响，随着Co含量的适当增加，材料 Li⁺/Ni²⁺之间的阳离子混排可以有效减少，并且能提高NCM材料的倍率性能，Mn元素在材料中是电化学惰性的，不参与氧化还原反应，主要是为了稳定材料结构、提高材料安全性能。对于NCA材料，Co-Al掺杂一方面能加速Ni²⁺的氧化，降低晶格中Ni²⁺的含量，还可以抑制材料的不可逆相变，提高材料的循环稳定性和安全性能。但是总的来说，目前的商业上广泛应用的三元正极材料仍存在首次库伦效率低、倍率性能差、循环性能差及严重的电压衰减等问题。为了进一步提高正极材料的电化学性能，包覆是常用的手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种包覆改性的正极材料及其制备方法，通过有机酯水解形成沉淀，合成多相复合物，对前驱体进行包覆，并进一步煅烧得到具有良好结构稳定性和电化学性能的正极材料。

本发明的目的具体通过以下技术方案实现。

首先，本发明提供一种包覆改性的正极材料，其包覆层为Li₂SiTiO₅、或者Li₄TiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物、或者Li₄SiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物。

其次，本发明提供上述包覆改性的正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）水解钛酸四丁酯和正硅酸乙酯，得到TiO₂-SiO₂多相复合物；

（2）在前驱体浆料中加入TiO₂-SiO₂多相复合物，反应一段时间后，得到包覆改性的前驱体；

（3）混合包覆改性的前驱体、有机添加剂和锂源，煅烧，得到所述的包覆改性的正极材料；

当钛酸四丁酯和正硅酸乙酯的摩尔比为1时，所述包覆改性的正极材料的包覆层为Li₂SiTiO₅；

当钛酸四丁酯和正硅酸乙酯的摩尔比大于1时，所述包覆改性的正极材料的包覆层为Li₄TiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物；

当钛酸四丁酯和正硅酸乙酯的摩尔比小于1时，所述包覆改性的正极材料的包覆层为Li₄SiO₄和Li₂SiTiO₅的混合物。