纳米熔融复合包覆改性锂离子电池正极材料及其制备方法，所述正极材料由正极活性物质基体与包覆于该基体表面的纳米氧化物和Li2TiO3复合层组成。所述方法包括以下步骤：（1）将钛源溶于无水乙醇中，加入抑制剂，得胶体溶液；（2）在胶体溶液中加入模版剂，然后加入醋酸锂，得包覆溶液；（3）在包覆溶液中缓慢加入纳米氧化物和正极材料，加热搅拌，得溶胶；（4）将溶胶干燥，得包覆前驱体；（5）将包覆前驱体研磨后于500～600℃下，恒温5～8 h，即得纳米熔融复合包覆改性锂离子电池正极材料。按照本发明专利技术方法改性的正极材料既能有效提高正极材料的稳定性和安全性，又改善了正极材料表面的离子电导和电子电导性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，所述正极材料由正极活性物质基体与包覆于该基体表面的纳米氧化物和Li2TiO3复合层组成。所述方法包括以下步骤：（1）将钛源溶于无水乙醇中，加入抑制剂，得胶体溶液；（2）在胶体溶液中加入模版剂，然后加入醋酸锂，得包覆溶液；（3）在包覆溶液中缓慢加入纳米氧化物和正极材料，加热搅拌，得溶胶；（4）将溶胶干燥，得包覆前驱体；（5）将包覆前驱体研磨后于500～600℃下，恒温5～8 h，即得纳米熔融复合包覆改性锂离子电池正极材料。按照本专利技术方法改性的正极材料既能有效提高正极材料的稳定性和安全性，又改善了正极材料表面的离子电导和电子电导性。【专利说明】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料的表面改性材料及其制备方法，具体涉及一 种。
技术介绍
锂离子电池因具有能量密度高、重量轻、无记忆效应、循环寿命长等优点，已广泛 应用于手机、移动电话、摄像机、笔记本电脑等电子产品中，而且被认为是下一代动力汽车、 混合动力电动汽车的理想能源，所以研发具有高能量密度、高功率密度、高安全性的锂离子 电池刻不容缓。 锂离子电池的性能在很大程度上取决于正极材料的性能，实际应用中，由于锂离 子电池正极材料所处的电势较高，且脱锂态正极材料具有较强的氧化性，易与有机电解液 发生副反应，恶化电池的性能。对正极材料进行表面包覆改性可有效提高正极材料的电化 学性能。表面包覆可改善活性材料粒子的分散性、热稳定性，提高粒子表面活性，使粒子具 有新的物理、化学、机械性能等，是改善锂离子电池正极材料性能的重要手段。 对于理想的包覆物质来说，首先应当具备一定的稳定性，即在电解液体系中不能 溶解以及在较高的电位下不能够被破坏；同时还应具备良好的电子、离子导电性，以有利于 电极内电子的传导和锂离子的扩散。目前常用的包覆物质多是金属或非金属的氧化物、金 属氟化物、磷酸盐、碳材料及导电聚合物等，它们可避免正极材料颗粒直接与电解液接触， 然而，金属或非金属的氧化物、氟化物及磷酸盐虽具有一定的电子电导，但无离子导电性； 碳材料及导电聚合物的电子导电性较好，但离子导电性相对较差。CN103633312A公开了一 种经表面改性的锂离子电池正极材料及方法，通过在正极材料表面复合包覆金属氧化物和 碳材料来改善包覆层的电子电导，但对包覆层的离子电导改善并不大，因而对正极材料性 能的提升有限。总之，上述物质的包覆均不能达到理想包覆的效果。因此，迫切的需要找到 一种能同时满足电子导电性和离子导电性的锂离子电池正极材料改性方式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具有良好的化学稳定性以及电子、离子 导电性，且电化学性能优异的纳米熔融复合包覆改性锂离子电池正极材料。 本专利技术进一步要解决的技术问题是，提供一种利用纳米氧化物和Li2Ti0 3薄膜复 合包覆改性方法克服现有技术的不足，且能使得复合包覆层连续、均匀地分布于正极材料 表面的纳米熔融复合包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：纳米熔融复合包覆改性锂离子电 池正极材料，由正极活性物质基体与包覆于该基体表面的纳米氧化物和1^21103复合层组 成；其中，纳米氧化物包括Al203、Mg0或La203，粒径为30?50 nm。纳米氧化物均匀分布于 正极材料表面，在充放电过程中减缓了正极活性物质与电解液的反应，避免了活性物质的 过度损失和电解液的失效；金属含锂氧化物是一种良好的锂离子导体材料，与单纯氧化物 材料相比具有较好的Li+通过性能，不但可以改善正极材料的循环性能和倍率性能，而且对 Li+的嵌入和脱出影响较小，其中，Li 21103是一种具有三维Li +迁移通道的层状材料（Li +迁 移速率达2. 5XKT7 S ?cnT1)，而且能在较宽的电压范围内保持电化学惰性，在有机电解液中 具有较好的稳定性。 进一步，所述正极活性物质基体包括：LiCo02、LiMn204、Li (NixCoyMz) 02或 zLi02 ? (l-z)LiM02中的一种或两种；所述 Li(Ni xCoyMz)02中，M=Mn、Al、Mg、Ca、Fe 或稀土元素，叉+7+2=1;所述儿;/02-(1-^)1^/02中，]/\%、 Ca、Fe*Cr，(Xx^0.6,0<j<0.05。 进一步，所述锂离子电池正极材料中各组分的比例为：正极活性物质基体：98? 99. 5 wt%，纳米氧化物：0? 1 ?0? 6 wt%(优选 0? 2 ?0? 4 wt%)，1^21103层：0? 35 ?1. 6wt%， 即纳米氧化物和Li2Ti03复合层占正极活性物质基体质量的0. 45?2. 2 %，其中，纳米氧化 物占复合层质量的20?30 %。纳米氧化物和1^21103复合层的包覆量需控制在合理范围之 内，过少不能有效降低电解液对电极表面的侵蚀，循环性能得不到有效改善；过多又会增加 Li+离子的脱嵌路径，影响倍率性能，实验证明，包覆量占正极活性物质基体质量的0. 45? 2. 2 %为宜。而纳米氧化物占复合包覆层的比例也需严格控制，过少会影响包覆层的电子电 导，过多又会影响离子电导，实验证明，纳米氧化物占复合包覆层的比例在20?30 %为宜。 本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纳米熔融复合包覆改性 锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将钛源按体积比1:25?30溶于无水乙醇中，搅拌并加入酸性抑制剂至pH=5?6， 得到均匀的胶体溶液； (2) 在步骤（1)所得胶体溶液中加入相当于钛源体积0. 4?0. 6倍(优选0. 45?0. 55 倍）的模版剂，然后加入醋酸锂，控制Li与Ti的摩尔比为2:1，搅拌，得Li2Ti03包覆溶液； (3) 在步骤（2)所得包覆溶液中缓慢加纳米氧化物和正极活性物质基体，在60?80 °C 条件下加热搅拌，当溶液失去流动性时，得到溶胶；其中，纳米氧化物的加入量为Li2Ti03、 纳米氧化物和正极活性物质基体总质量的〇. 1?〇. 6 %，正极活性物质基体的加入量为 Li2Ti03、纳米氧化物和正极活性物质基体总质量的98?99. 5 % ; (4) 将步骤（3)所得溶胶干燥，得包覆前驱体； (5) 将步骤（4)所得包覆前驱体研磨后于500?600 °C下，恒温5?8 h，即得纳米熔 融复合包覆改性锂离子电池正极材料。 进一步，步骤（1)中，所述钛源为钛酸四丁酯、异丙醇钛、钛酸四异丙酯或钛酸四乙 酯。 进一步，步骤（1)中，所述抑制剂为冰醋酸。所述抑制剂在本步骤中既作为产生抑 制功能的添加剂，同时也起到调节pH的作用，加入过程中不断测试pH值，当达到目标pH值 时，停止加入。 进一步，步骤（2)中，所述模板剂为十二烷基胺、己二胺、乙二胺或正丁胺。 步骤（3)中，包覆溶液中加入纳米氧化物和正极活性物质基体后可适当补加乙醇， 以增加其流动性，保证搅拌均匀。 进一步，步骤（4)中，所述干燥的温度为100?120 °C，时间为10?12 h。 其中，步骤（1)中添加的抑制剂可使其与钛源反应生成螯合物，从而使钛源均匀水 解，减少水解产物的团本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米熔融复合包覆改性锂离子电池正极材料，其特征在于：由正极活性物质基体与包覆于该基体表面的纳米氧化物和Li2TiO3复合层组成；其中，纳米氧化物包括Al2O3、MgO或La2O3，粒径为30～50 nm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，袁荣忠，谭欣欣，李旭，蒋湘康，
申请(专利权)人：湖南杉杉新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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