鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池正極材料的制備，具體是一種鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]三元正極材料作為鋰離子電池正極材料，具有價格低、放電比容量高、循環穩定等特點。但現有三元正極材料存在著首次充電效率低的缺陷，雖然能夠通過摻雜包覆對三元正極材料進行改性，以提高其首次充電效率，但摻雜包覆工藝不當會對材料循環性能產生不利影響。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高三元正極材料的首次充電效率，同時對材料的循環性能影響較小的鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法。
[0004]本發明的鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法包括以下步驟:
[0005]步驟一，制備鈦溶膠:按重量份，將2.35 - 2.7份的乙酰乙酸乙酯溶于120份無水乙醇中，攪拌混合均勻；再取7.2份鈦酸正丁酯加入上述溶液中，攪拌至完全溶解；將0.36份水加入上述溶液中，攪拌使其充分水解，得到鈦溶膠；
[0006]步驟二，鈦溶膠包覆:取一定量的鈦溶膠加入到80g無水乙醇中，然后將大顆粒三元正極材料(粒徑D50為10-15微米)加入；得到鈦溶膠三元材料混合物，攪拌25 — 40min，加熱至45 - 55°C并攪拌20 - 40min，最后加熱至65 — 70°C攪拌至干燥；鈦溶膠的加入量保證鈦元素占三元正極材料質量的0.08 — 0.15% ；
[0007]步驟三，燒結:以2°C /min的速度升溫至280 — 300°C，保溫1.5 — 2h，再以5°C /min的速度升溫至900 — 850°C，進行燒結；然后自然降溫，得到成品。
[0008]本發明通過優化的包覆工藝對三元正極材料進行改性，可有效改善材料的首次效率和放電比容量，降低起始放電態阻抗，抑制循環過程中充電態阻抗增大，pH降低幅度可達0.3，循環性能無明顯變化，從而獲得綜合性能優異的改性三元正極材料。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明實施例制備的材料與對比例材料的XRD對比圖；
[0010]圖2是本發明實施例制備的材料與對比例材料的循環曲線對比圖；
[0011]圖3是本發明實施例制備的材料與對比例材料的首次充放電曲線對比圖。
【具體實施方式】
[0012]本發明的實施例包括以下步驟:
[0013]步驟一，制備鈦溶膠:質量份，將2.55份乙酰乙酸乙酯溶于120份無水乙醇中，攪拌5min左右，使溶液混合均勻；再稱取7.2份鈦酸正丁酯加入上述溶液中，攪拌1min至完全溶解；將0.36份水加入上述溶液中，攪拌2h使其充分水解，得到鈦溶膠；
[0014]步驟二，鈦溶膠包覆:取一定量的鈦溶膠加入到80份無水乙醇中得到鈦溶膠2，然后將干燥后的大顆粒523三元正極材料(D50為10-15微米)加入到鈦溶膠2中，得到鈦溶膠三元材料混合物；攪拌30min ;加熱至50°C攪拌30min ;最后加熱至70°C攪拌至干；控制鈦元素包覆量為三元正極材料質量的0.1% ;
[0015]步驟三，燒結:以2°C /min的速度升溫至300度，保溫2h，再以5°C /min的速度升溫至900度，保溫10h，進行燒結；然后自然降溫，得到本實施例成品。
[0016]將本發明實施例與鈦元素包覆量分別為0、0.5%、1%的三個三元正極材料對比例進行對比試驗，結果如下:
[0017]1、XRD曲線表明，包覆對材料結構本身無明顯影響。如圖1，a為鈦包覆量為O ;b為鈦包覆量為0.1% (本發明實施例)；C為鈦包覆量為0.5% ;d為鈦包覆量為1%。
[0018]2、如圖2的循環曲線:a為鈦包覆量為O ;b為鈦包覆量為0.1% (本發明實施例)；c為鈦包覆量為0.5% ;d為鈦包覆量為I %。循環曲線表明，本發明實施例與未包覆的材料(曲線a)相比，循環性無明顯降低，并且明顯高于其他對比材料。
[0019]3、如圖3的首次充放電曲線:a為鈦包覆量為O ;b為鈦包覆量為0.1 % (本發明實施例)；c為鈦包覆量為0.5% ;d為鈦包覆量為1%。可以看出，本發明實施例的材料(曲線b)放電平臺較高，證明其電性能較穩定，首次充放電效率較高。
【主權項】
1.一種鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法，其特征是:包括以下步驟， 步驟一，制備鈦溶膠:按重量份，將2.35 - 2.7份的乙酰乙酸乙酯溶于120份無水乙醇中，攪拌混合均勻；再取7.2份鈦酸正丁酯加入上述溶液中，攪拌至完全溶解；將0.36份水加入上述溶液中，攪拌使其充分水解，得到鈦溶膠； 步驟二，鈦溶膠包覆:取一定量的鈦溶膠加入到80g無水乙醇中，然后將大顆粒三元正極材料加入；得到鈦溶膠三元材料混合物，攪拌25 - 40min，加熱至45 — 55°C并攪拌20 —40min，最后加熱至65 — 70°C攪拌至干燥；鈦溶膠的加入量保證鈦元素占三元正極材料質量的 0.08 — 0.15% ； 步驟三，燒結:以2°C /min的速度升溫至280 — 300°C，保溫1.5 — 2h，再以5°C /min的速度升溫至900 - 850°C，進行燒結；然后自然降溫，得到成品。
2.根據權利要求1所述的鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法，其特征是:步驟二中鈦溶膠的加入量保證鈦元素占三元正極材料質量的0.1%。
3.根據權利要求1所述的鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法，其特征是:大顆粒三元正極材料為粒徑D50為10-15微米的523三元正極材料。
【專利摘要】本發明涉及鋰離子電池正極材料的制備，具體是一種鈦溶膠包覆改性三元正極材料的制備方法。該方法包括以下步驟：1、制備鈦溶膠：將乙酰乙酸乙酯溶于無水乙醇中，攪拌混合均勻；再取鈦酸正丁酯加入上述溶液中，攪拌至完全溶解；將水加入充分水解得到鈦溶膠；2、鈦溶膠包覆：取一定量的鈦溶膠加入無水乙醇中，將大顆粒三元正極材料加入；得到鈦溶膠三元材料混合物，攪拌，干燥；鈦元素占三元正極材料質量的0.08－0.15%；3、燒結。本發明通過優化包覆工藝對三元正極材料進行改性，可有效改善材料的首次效率和放電比容量，循環性能無明顯變化。
【IPC分類】H01M4-36, H01M4-62
【公開號】CN104701506
【申請號】CN201510071831
【發明人】劉曉峰
【申請人】江蘇科捷鋰電池有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月11日