一种镍锰钛复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种镍锰钛复合材料及其制备方法和应用。所述镍锰钛复合材料包括内核以及包覆于内核表面的包覆层，所述内核的组分为镍锰钛氧化物，且镍、锰、钛三种元素在内核中呈梯度分布，镍和锰的含量沿内核径向方向由内向外逐渐降低，钛的含量沿内核径向方向由内向外逐渐升高，所述包覆层的组分为钛酸锂。本发明专利技术提供的镍锰钛复合材料对应的锂离子电池具有较高容量以及循环稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种镍锰钛复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种镍锰钛复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]层状镍钴锰正极材料是一种极具发展前景的材料。与传统LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2相比，层状镍钴锰正极材料具有比容量高、能量密度高和环境友好等优点，逐渐在锂离子电池市场中占据重要位置。然而，镍钴锰正极材料随着镍含量的增加，其结构稳定性和热稳定性会变弱，导致该正极材料随着循环的进行容量出现大幅度衰减。
[0003]钴在三元正极材料中的作用至关重要，Co
3+
磁矩为0，占据层状镍钴锰三元结构中过渡金属位置后能够抑制锂镍混排，并增强材料导离子能力。但是目前全球范围内钴矿资源紧缺，而原材料成本价格偏高、易对环境造成污染是阻碍三元正极材料广泛应用的主要原因之一，因此需要降低三元正极材料的钴含量，或者使材料中不含钴。而层状的LiNi
x
Mn
(1
‑
x)
O2正极材料也具有α
‑
NaFeO2结构，同属于R<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍锰钛复合材料，其特征在于，所述镍锰钛复合材料包括内核以及包覆于内核表面的包覆层，所述内核的组分为镍锰钛氧化物，且镍、锰、钛三种元素在内核中呈梯度分布，镍和锰的含量沿内核径向方向由内向外逐渐降低，钛的含量沿内核径向方向由内向外逐渐升高，所述包覆层的组分为钛酸锂。2.根据权利要求1所述的镍锰钛复合材料，其特征在于，所述内层的组成通式为Li(Ni
x
Mn1‑
x
)
y
Ti1‑
y
O2，x为0.65～0.95，y为0.7～0.9；所述包覆层的组成通式为Li4Ti5O
12
。3.根据权利要求1所述的镍锰钛复合材料，其特征在于，所述内核与包覆层的质量比为(1～20):1。4.一种镍锰钛复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将镍盐和锰盐配成镍锰混合溶液，然后将该镍锰混合溶液与络合剂Ⅰ和沉淀剂Ⅰ进行第一次共沉淀反应，得到镍锰沉淀物前驱体；S2、将步骤S1所得镍锰沉淀物前驱体置于络合剂Ⅱ中搅拌均匀，之后再往所得混合物中加入钛盐Ⅰ与沉淀剂Ⅱ进行第二次共沉淀反应，所述钛盐Ⅰ的用量使得体系中钛离子的摩尔量与镍锰离子总摩尔量的比值为1
‑
y:5y，y为0.7～0.9，得到初级钛掺杂的镍锰沉淀物；S3、将步骤S2所得初级钛掺杂的镍锰沉淀物置于络合剂Ⅲ中搅拌均匀，之后再往所得混合物中加入钛盐Ⅱ与沉淀剂Ⅲ进行第三次共沉淀反应，所述钛盐Ⅱ的用量使得体系中钛离子的摩尔量与镍锰离子总摩尔量的比值为3
‑
3y:10y，得到中级钛掺杂的镍锰沉淀物；S4、将步骤S3所得中级钛掺杂的镍锰沉淀物置于络合剂Ⅳ中搅拌均匀，之后再往所得混合物中加入钛盐Ⅲ与沉淀剂Ⅳ进行第四次共沉淀反应，所述钛盐Ⅲ的用量使得体系中钛离子的摩尔量与镍锰离子总摩尔量的比值为1
‑
y:2y，得到终级梯度钛掺杂的镍锰前驱体；S5、将步骤S4所得终级梯度钛掺杂的镍锰前驱体与锂源Ⅰ混合，然后将所得混合物进行有氧高温烧结，得到锂镍锰钛氧化物；S6、将步骤S5所得锂镍锰钛氧化物溶于有机溶剂中，再加入酸液配制成均匀分散的悬浊液，之后将该悬浊液与钛盐Ⅳ混合均匀，接着将所得混合溶液加热至40～60℃下保温反应1～5h，反应完成之后过滤，所得固体产物烘干后与锂源Ⅱ混合均匀后依次进行焙烧、破碎和过筛，得到镍锰钛复合材料。5.根据权利要求4所述的镍锰钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述镍盐选自硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的至少一种；所述锰盐选自硝酸锰、硫酸锰和氯化锰中的至少一种；所述镍锰混合溶液中镍离子和锰离子的总浓度为0.5～2mol/L；所述钛盐Ⅰ、钛盐Ⅱ、钛盐Ⅲ和钛盐Ⅳ各自独立地选自钛酸四丁酯、异丙醇钛、硫酸氧钛、四氯化钛、钛酸甲酯和钛酸异丁酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜龙，叶耀滨，王泰淦，王静任，魏国祯，
申请(专利权)人：厦门厦钨新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：