本发明属于电池材料，具体涉及一种al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、钴酸锂是第一款商业化锂离子电池的正极材料，具有极高的体积能量密度，目前仍然是消费类电池应用最广泛的正极材料。研究发现提高充电上限电压可以使钴酸锂脱出更多的li+参与电化学反应，从而提升全电池的放电比容量和放电平台，如将钴酸锂充电上限电压从4.2v提高到4.45v，放电比容量从140mah/g提升到180mah/g(提升约28.6％)，放电平台从3.70v提升到3.87v(提升约4.6％)，因此，提高钴酸锂充电上限电压是提升电池能量密度最有效的方法之一。但是，现有的钴酸锂材料当充电到高压(≥4.5v)时，会出现颗粒表层破坏、颗粒相变，进而导致电池的循环寿命的快速衰减，同时现有钴酸锂材料在电池中放电比容量仍有提升空间。
技术实现思路
1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有钴酸锂材料在高电压下容易出现颗粒表层破坏、颗粒相变，进而导致循环寿命的快速衰减，且其放电比容量仍有待提升的缺陷，从而提供一种al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料及其制备方法和应用。
2、本发明提供一种al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、1)将钴酸锂材料置于鞣酸改性液中，经超声处理，获得鞣酸预处理的钴酸锂材料；
4、2)将步骤1)获得的鞣酸预处理的钴酸锂材料、有机钛源、有机铝源和有机溶剂混合，干燥，获得干燥粉末；
5、3)将步骤2)获得的干燥粉末在不活泼气体环境下烧结，得到al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料。
6、优选的，步骤2)中所述有机钛源选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、四乙醇钛中的至少一种；
7、所述有机铝源选自对苯二甲酸铝、三异丁基铝、三乙基铝中的至少一种；
8、所述有机溶剂选自异丙醇。
9、本发明所述对苯二甲酸铝为mil-53(al)，cas号：654061-20-8。
10、优选的，步骤2)中将步骤1)获得的鞣酸预处理的钴酸锂材料和部分有机溶剂混合形成溶液a，将有机钛源、有机铝源和剩余部分有机溶剂混合形成溶液b，将溶液b加入溶液a中，干燥，获得干燥粉末；
11、本发明所述有机溶剂包括上述部分有机溶剂和上述剩余部分有机溶剂。
12、可选的，所述部分有机溶剂和剩余部分有机溶剂的体积比为(1-20)：(1-20)。
13、所述步骤1)获得的鞣酸预处理的钴酸锂材料和有机钛源的用量比为(1-2)：(0.001-0.015)，用量比单位为g：mmol；
14、所述溶液a中鞣酸预处理的钴酸锂材料的质量浓度为0.1-0.2g/ml；
15、所述溶液b中有机钛源的摩尔浓度为0.3-1.8mm；
16、所述溶液b中有机铝源的摩尔浓度为0.4-2.7mm。
17、优选的，步骤3)中所述不活泼气体包括氮气、氦气、氩气、氖气、氪气、氙气中的至少一种；
18、优选的，所述不活泼气体为氮气、氩气中的至少一种；
19、步骤3)中所述烧结温度为600-800℃，烧结时间为4-7h。
20、优选的，步骤1)中所述鞣酸改性液的制备步骤包括：将鞣酸溶解于三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中，得到所述鞣酸改性液；
21、所述鞣酸改性液中鞣酸的质量浓度为2-5g/l；
22、所述三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中三羟甲基氨基甲烷-盐酸总质量浓度为0.1-0.3m；
23、所述三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液的ph为7.0-9.0。
24、优选的，步骤1)中将所述钴酸锂材料置于鞣酸改性液中形成的混合溶液，混合溶液中钴酸锂材料的质量浓度为5-10g/l；
25、步骤1)中所述超声处理功率为20-40khz，超声处理时间为3-5h。
26、可选的，步骤1)中所述超声处理结束后还包括过滤、洗涤、干燥的步骤；本发明对干燥不进行具体的限定，达到去除洗涤物的水分的目的即可，典型非限定的，在60℃下真空干燥。
27、优选的，步骤1)中所述钴酸锂材料的制备步骤包括：将钴源和锂源混合置于含氧气氛中，经预烧结、煅烧，得到所述钴酸锂材料。
28、优选的，所述钴源选自碳酸钴，氧化钴、四氧化三钴中的至少一种；
29、所述锂源选自碳酸锂，氢氧化锂中的至少一种；
30、所述钴源中的钴元素和锂源中的锂元素的摩尔比为1：(1.0-1.02)；
31、所述预烧结温度为400-650℃，预烧结时间为2-4h；
32、所述煅烧温度为550-900℃，煅烧时间为4-12h。
33、本发明提供一种al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料，所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料由上述所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法制备得到。
34、本发明提供一种上述所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料在锂离子电池中的应用。
35、本发明技术方案，具有如下优点：
36、1、本发明提供的al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将钴酸锂材料置于鞣酸改性液中，经超声处理，获得鞣酸预处理的钴酸锂材料；2)将步骤1)获得的鞣酸预处理的钴酸锂材料、有机钛源、有机铝源和有机溶剂混合，干燥，获得干燥粉末；3)将步骤2)获得的干燥粉末在不活泼气体环境下烧结，得到al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料。本发明将钴酸锂材料鞣酸改性，鞣酸作为介导物质，可以更好的通过螯合作用引导有机钛源、有机铝源紧密螯合在钴酸锂材料(lco)表面，避免在晶体生长过程中产生副产物或者产生岛状聚集。同时在不活泼气体环境下烧结，一体化形成al-ti-c复合包覆层，通过本发明的特定制备方法形成的包覆层中al、ti、c天然有机的耦合在一起，质地紧实，紧密包覆在钴酸锂材料表面，使得形成的包覆碳在lco的表面包覆的更加紧密、均匀，al-ti-c复合包覆层能够抑制钴酸锂材料表面的降解和结构的不稳定性，有效提高正极材料的电化学性能，同时还能减少生产过程中的能源消耗，降低生产成本。本发明通过特定的制备方法得到的正极材料在高电压条件下具有高放电比容量和高循环性能。
37、2、本发明提供的al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，制备方法简单，得到的al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料安全性能强。
1.一种al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述有机钛源选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、四乙醇钛中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中将步骤1)获得的鞣酸预处理的钴酸锂材料和部分有机溶剂混合形成溶液a，将有机钛源、有机铝源和剩余部分有机溶剂混合形成溶液b，将溶液b加入溶液a中，干燥，获得干燥粉末；
4.根据权利要求1-3任一项所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述不活泼气体包括氮气、氦气、氩气、氖气、氪气、氙气中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述鞣酸改性液的制备步骤包括：将鞣酸溶解于三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中，得到所述鞣酸改性液；
6.根据权利要求1-5任一项所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中将所述钴酸锂材料置于鞣酸改性液中形成的混合溶液，混合溶液中钴酸锂材料的质量浓度为5-10g/l；
7.根据权利要求1-6任一项所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述钴酸锂材料的制备步骤包括：将钴源和锂源混合置于含氧气氛中，经预烧结、煅烧，得到所述钴酸锂材料。
8.根据权利要求7所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源选自碳酸钴、氧化钴、四氧化三钴中的至少一种；
9.一种al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料，其特征在于，所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料由权利1-8任一项所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述al-ti-c复合包覆钴酸锂正极材料在锂离子电池中的应用。
