本发明专利技术涉及一种锂离子电池固溶体正极材料的制备方法，属于新能源材料领域。首先采用超声外场辅助共沉淀法制备富锂固溶体正极材料xLi2MnO3?1-xLiNiaCobMn1-a-bO2；按照Li4Ti5O12的化学计量比称取锂盐和钛盐，按比化学计量比过量20%的量称量有机螯合剂，将锂盐、钛盐和有机螯合剂溶于水溶液中，并在50-90℃下搅拌成凝胶；把适当比例的富锂固溶体正极材料粉末分散于溶胶中，直至溶剂蒸发成凝胶；最后将凝胶干燥后再在500-800℃的空气气氛中煅烧1-12h，冷却后得到Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料。通过上述方法，制备的Li4Ti5O12包覆的正极材料，有效地提高了锂离子在正极材料表面的传输，进而提高了其倍率性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于新能源材料领域。
技术介绍
近年来，富锂固溶体正极材料XLi2MnO3. 1-XLiMO2 (0<x<l, M=Ni, Co, Mn)由于其具有较高的放电比容量，循环性能较好，能量密度高，而成为人们的研究热点，被认为是新一代电动汽车用锂离子动力电池的首选正极材料。随着研究的深入，人们发现富锂固溶体正极材料虽然具有较高的放电比容量和能量密度，但是也存在着首次库仑效率较低，倍率性能较差等缺点；这些缺点严重影响了富锂固溶体正极材料在电动汽车领域的应用，因此很有必要对其进行修饰改进，其提高其首次库仑效率和倍率性能；目前表面包覆被证明是一种有效提高首次库仑效率和倍率性能的方法；在富锂固溶体正极材料方面，包覆物主要有金属氧化物和非金属氧化物，例如Al2O3,MnO2, MgO, VO2, TiO2, LiCoPO4, LiNiPO4等；经过上述物质的包覆后，富锂固溶体正极材料的首次库仑效率和倍率性能得到一定程度的改善，但是距离实际应用仍然有一定的距离。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新型包覆型的富锂固溶体正极材料及其制备方法，具体的
技术实现思路
如下: 1.首先采用超声外场辅助共沉淀法制备富锂固溶体正极材料XLi2MnCVl-XLiNiaCo,,Mn1-a-bO2 (0<x<l, 0〈a〈l，0〈b〈l，a+b〈l);按照化学计量比称取镍盐，钴盐和锰盐以及沉淀剂，配制成一定浓度的溶液，通过超声外场辅助共沉淀法，控制合适的温度和pH值,制备前驱体；然后和按化学计量比称取的锂盐混合，经过机械活化l_12h，在400-600°C下焙烧l-12h，再在750-900°C下焙烧8-24h ;最后冷却得到富锂固溶体正极材料xLi2Mn03.1-xLiNiaCobMn1-a-b02(0〈x〈1, 0 ≤a≤ 1,0≤b≤l)。2.Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料的制备:按照Li4Ti5O12的化学计量比称取锂盐和钛盐，按比化学计量比过量20%的量称量有机螯合剂，将锂盐、钛盐和有机螯合剂溶于水溶液中，并在50-90 0C下搅拌成凝胶；把适当比例的富锂固溶体正极材料XLi2MnO3-1-XLiNiaCobMn1^bO2粉末分散于溶胶中，直至溶剂蒸发成凝胶；最后将凝胶干燥后再在500-800°C的空气气氛中煅烧l_12h，冷却后得到Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料xLi2Mn03.1-XLiNiaCobMn 1- a—b O2 ο3.在上述步骤I中，镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍或醋酸镍，钴盐为硫酸钴、氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰或醋酸锰，沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾；锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂或醋酸锂；镍盐的浓度、钴盐的浓度、锰盐的浓度和沉淀剂的浓度为0.1-lmol/L，共沉淀的温度为50-90°C，pH值为.7.0-13.0。4.在上述步骤2中，锂盐为氢氧化锂，碳酸锂，硝酸锂或醋酸锂；钛盐为Ti (C4H9O) 4，有机螯合剂为草酸，柠檬酸或乙二醇。5.在 Li4Ti5O12 包覆的 XLi2MnO3* 1-XLiNiaCobMn1^bO2 正极材料中，Li4Ti5O12 的质量分数为正极材料总质量的0.1-5%。通过上述方法，制备的Li4Ti5O12包覆的XLi2MnO3* 1-XLiNiaCobMn1^bO2正极材料，该材料由于利用具有快离子导电性的Li4Ti5O12作为包覆物，有效地提高了锂离子在XLi2MnO3-1-XLiNiaCobMn1^bO2正极材料表面的传输，进而提高了其倍率性能。【附图说明】附图1 为 Li4Ti5O12 包覆的 0.5Li2Mn03.0.SLiNia8CoaiMnaiO2 正极材料 SEM 图；附图2为Li4Ti5O12包覆的0.5Li2Mn03.0.SLiNia8CoaiMnaiO2正极材料的首次放电图；附图3为Li4Ti5O12包覆的0.5Li2Mn03.0.SLiNia8CoaiMnaiO2正极材料的倍率性能图；从图1中可以看出，0.5Li2Mn03*0.SLiNia8CoaiMnaiO2正极材料表面包覆了一层纳米级的颗粒。从图2和图3中可以看出，包覆后的0.5Li2Mn03*0.SLiNia8CoaiMnaiO2正极材料具有优异的首次放电容量和倍率性能。【具体实施方式】具体的实施例如下: 实施例1:按化学计量比称取硫酸镍，硫酸钴和硫酸锰以及NaOH，配制成0.lmol/L的溶液，通过超声外场辅助共沉淀法，将水溶液温度控制50°C，pH值控制在7.0，制备前驱体；然后和按化学计量比称取的碳酸锂混合，经过机械活化lh，在400°C下焙烧lh，再在750°C下焙烧8h，最后冷却得到富锂固溶体正极材料0.5Li2Mn03*0.SLiNia8CoaiMnaiO2 ;接着按照Li4Ti5O12的化学计量比称取醋酸锂和Ti (C4H9O)4，选择草酸为有机螯合剂，将他们溶于水溶液中，并在50°C下搅拌成凝胶，把适当比例的富锂固溶体正极材料0.5Li2Mn03*0.5LiNi0.8Coα WnaiO2粉末分散于溶胶中，直至溶剂蒸发成凝胶，最后将凝胶干燥后再在500°C的空气气氛中煅烧lh，冷却后得到Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料0.5Li2Mn03*0.SLiNia8CoaiMηαι02，控制Li4Ti5O12的包覆量为0.1%。实施例2:按化学计量比称取氯化镍，氯化钴和氯化锰以及Κ0Η，配制成lmol/L的溶液，通过超声外场辅助共沉淀法，将水溶液温度控制90°C，pH值控制在13.0，制备前驱体；然后和醋酸锂混合，经过机械活化12h，在60(TC下焙烧12h，再在90(TC下焙烧24h，最后冷却得到富锂固溶体正极材料0.3Li2Mn03*0.7LiNi0.6Co0.2Mn0.202 ;接着按照Li4Ti5O12的化学计量比称取醋酸锂和Ti (C4H9O) 4，选择柠檬酸为有机螯合剂，将他们溶于水溶液中，并在90°C下搅拌成凝胶；把适当比例的富锂固溶体正极材料0.3Li2Mn03*0.7LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2粉末分散于溶胶中，直至溶剂蒸发成凝胶，最后将凝胶干燥后再在800°C的空气气氛中煅烧12h，冷却后得到Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料0.3Li2Mn03.0.7LiNi0.6Co0.2Mn0.202，控制Li4Ti5O12的 包覆量为5%。实施例3:按化学计量比称取硝酸镍，硝酸钴和硝酸锰以及Na2CO3,配制成0.5mol/L的溶液，通过超声外场辅助共沉淀法，将水溶液温度控制70°C，pH值控制在10.0，制备前驱体；然后和氢氧化锂混合，经过机械活化6h，在500°C下焙烧6h，再在900°C下焙烧24h，最后冷却得到富锂固溶体正极材料0.7Li2Mn03*0.SLiNia5Coa2Mna3O2，接着按照Li4Ti5O12的化学计量比称取碳酸锂和Ti (C4H9O)4，选择乙二醇为有机螯合剂，将他们溶于水溶液中，并在75°C下搅拌成凝胶；把适当比例的富锂固溶体正极材料0.7Li2Mn03*0.3LiNi0.5Co0.2Mn0.302本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池固溶体正极材料的制备方法，所述正极材料为Li4Ti5O12包覆的xLi2MnO3?1?xLiNiaCobMn1?a?bO2正极材料，03?1?xLiNiaCobMn1?a?bO2粉末分散于溶胶中，直至溶剂蒸发成凝胶；最后将凝胶干燥后再在500?800℃的空气气氛中煅烧1?12h，冷却后得到Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料xLi2MnO3?1?xLiNiaCobMn1?a?bO2。...
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池固溶体正极材料的制备方法，所述正极材料为Li4Ti5O12包覆的XLi2MnO3.1-XLiNiaCobMn1IbO2 正极材料，0〈x〈l，0〈a〈l，0〈b〈l，a+b〈l，Li4Ti5O12 的质量分数为正极材料质量的0.1_5%，其特征在于制备方法如下: (O首先采用超声外场辅助共沉淀法制备富锂固溶体正极材料XLi2MnO3*1-XLiNiaCobMn1^bO2,0<x<l, 0〈a〈l，0〈b〈l，a+b〈l ;按照化学计量比称取镍盐，钴盐和锰盐以及沉淀剂，配制成一定浓度的溶液，通过超声外场辅助共沉淀法，控制合适的温度和PH值，制备前驱体；然后和按化学计量比称取的锂盐混合，经过机械活化l_12h，在400-600°C下焙烧l-12h，再在750-900°C下焙烧8_24h ;最后冷却得到富锂固溶体正极材料； (2 ) Li4Ti5O12包覆的富锂固溶体正极材料的制备:按照Li4Ti5O12的化学计量比称取锂盐和钛盐，按比化学计量比过量20%的量称量有机螯合剂，将锂盐、钛盐和有机螯合剂溶于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云建，黄虎翼，梁钰，潘凌理，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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