CN104701506A - 钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池正极材料的制备，具体是一种钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：1、制备钛溶胶：将乙酰乙酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合均匀；再取钛酸正丁酯加入上述溶液中，搅拌至完全溶解；将水加入充分水解得到钛溶胶；2、钛溶胶包覆：取一定量的钛溶胶加入无水乙醇中，将大颗粒三元正极材料加入；得到钛溶胶三元材料混合物，搅拌，干燥；钛元素占三元正极材料质量的0.08－0.15%；3、烧结。本发明通过优化包覆工艺对三元正极材料进行改性，可有效改善材料的首次效率和放电比容量，循环性能无明显变化。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池正极材料的制备，具体是一种钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法。
背景技术
三元正极材料作为锂离子电池正极材料，具有价格低、放电比容量高、循环稳定等特点。但现有三元正极材料存在着首次充电效率低的缺陷，虽然能够通过掺杂包覆对三元正极材料进行改性，以提高其首次充电效率，但掺杂包覆工艺不当会对材料循环性能产生不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高三元正极材料的首次充电效率，同时对材料的循环性能影响较小的钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法。
本发明的钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，制备钛溶胶：按重量份，将2.35－2.7份的乙酰乙酸乙酯溶于120份无水乙醇中，搅拌混合均匀；再取7.2份钛酸正丁酯加入上述溶液中，搅拌至完全溶解；将0.36份水加入上述溶液中，搅拌使其充分水解，得到钛溶胶；
步骤二，钛溶胶包覆：取一定量的钛溶胶加入到80g无水乙醇中，然后将大颗粒三元正极材料(粒径D50为10-15微米)加入；得到钛溶胶三元材料混合物，搅拌25－40min，加热至45－55℃并搅拌20－40min，最后加热至65－70℃搅拌至干燥；钛溶胶的加入量保证钛元素占三元正极材料质量的0.08－0.15％；
步骤三，烧结：以2℃/min的速度升温至280－300℃，保温1.5－2h，再以5℃/min的速度升温至900－850℃，进行烧结；然后自然降温，得到成品。
本发明通过优化的包覆工艺对三元正极材料进行改性，可有效改善材料的首次效率和放电比容量，降低起始放电态阻抗，抑制循环过程中充电态阻抗增大，pH降低幅度可达0.3，循环性能无明显变化，从而获得综合性能优异的改性三元正极材料。
附图说明
图1是本发明实施例制备的材料与对比例材料的XRD对比图；
图2是本发明实施例制备的材料与对比例材料的循环曲线对比图；
图3是本发明实施例制备的材料与对比例材料的首次充放电曲线对比图。
具体实施方式
本发明的实施例包括以下步骤：
步骤一，制备钛溶胶：质量份，将2.55份乙酰乙酸乙酯溶于120份无水乙醇中，搅拌5min左右，使溶液混合均匀；再称取7.2份钛酸正丁酯加入上述溶液中，搅拌10min至完全溶解；将0.36份水加入上述溶液中，搅拌2h使其充分水解，得到钛溶胶；
步骤二，钛溶胶包覆：取一定量的钛溶胶加入到80份无水乙醇中得到钛溶胶2，然后将干燥后的大颗粒523三元正极材料(D50为10-15微米)加入到钛溶胶2中，得到钛溶胶三元材料混合物；搅拌30min；加热至50℃搅拌30min；最后加热至70℃搅拌至干；控制钛元素包覆量为三元正极材料质量的0.1％；
步骤三，烧结：以2℃/min的速度升温至300度，保温2h，再以5℃/min的速度升温至900度，保温10h，进行烧结；然后自然降温，得到本实施例成品。
将本发明实施例与钛元素包覆量分别为0、0.5％、1％的三个三元正极材料对比例进行对比试验，结果如下：
1、XRD曲线表明，包覆对材料结构本身无明显影响。如图1，a为钛包覆量为0；b为钛包覆量为0.1％(本发明实施例)；c为钛包覆量为0.5％；d为钛包覆量为1％。
2、如图2的循环曲线：a为钛包覆量为0；b为钛包覆量为0.1％(本发明实施例)；c为钛包覆量为0.5％；d为钛包覆量为1％。循环曲线表明，本发明实施例与未包覆的材料(曲线a)相比，循环性无明显降低，并且明显高于其他对比材料。
3、如图3的首次充放电曲线：a为钛包覆量为0；b为钛包覆量为0.1％(本发明实施例)；c为钛包覆量为0.5％；d为钛包覆量为1％。可以看出，本发明实施例的材料(曲线b)放电平台较高，证明其电性能较稳定，首次充放电效率较高。
Claims (3)
1.一种钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤，
步骤一，制备钛溶胶：按重量份，将2.35－2.7份的乙酰乙酸乙酯溶于120份无水乙醇中，搅拌混合均匀；再取7.2份钛酸正丁酯加入上述溶液中，搅拌至完全溶解；将0.36份水加入上述溶液中，搅拌使其充分水解，得到钛溶胶；
步骤二，钛溶胶包覆：取一定量的钛溶胶加入到80g无水乙醇中，然后将大颗粒三元正极材料加入；得到钛溶胶三元材料混合物，搅拌25－40min，加热至45－55℃并搅拌20－40min，最后加热至65－70℃搅拌至干燥；钛溶胶的加入量保证钛元素占三元正极材料质量的0.08－0.15%；
步骤三，烧结：以2℃/min的速度升温至280－300℃，保温1.5－2h，再以5℃/min的速度升温至900－850℃，进行烧结；然后自然降温，得到成品。
2.根据权利要求1所述的钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：步骤二中钛溶胶的加入量保证钛元素占三元正极材料质量的0.1%。
3.根据权利要求1所述的钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：大颗粒三元正极材料为粒径D50为10-15微米的523三元正极材料。
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