一種複合鈷酸鋰材料的製備方法
2023-04-23 04:16:16 1
一種複合鈷酸鋰材料的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種複合鈷酸鋰材料的製備方法，通過混合鈷酸鋰正極材料和多種金屬化合物納米懸濁液，對混合漿料進行乾燥焙燒而達到對鈷酸鋰進行表面改性的目的。該方法操作簡單、安全，成本較低；通過該方法改性得到的正極材料具有較好的高壓循環特性和高溫安全性能，比容量較高。
【專利說明】一種複合鈷酸鋰材料的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬鋰離子電池正極材料【技術領域】，具體涉及一複合鈷酸鋰材料的製備方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子二次電池具有能量密度大、工作電壓高、循環性能好、自放電小、體積小等特點，已經在移動通信設備、小型電子產品、航空航天及生物醫藥等領域得到廣泛應用。
[0003]鋰離子二次電池的性能主要由其正極材料決定，目前市場上使用最多的是鈷酸鋰材料。但近年來鋰離子電池技術不斷發展，消費市場對鋰電正極材料的容量、循環壽命、安全性能等綜合性能提出更高要求。通過表面摻雜、包覆等改性技術來提高鈷酸鋰正極材料的各項性能，已經得到廣泛的應用。目前常用的包覆技術可分為幹法包覆和溼法包覆兩種。其中，幹法包覆技術中包覆劑分散不均勻，導致正極材料電性能較差，已不能滿足消費市場對鋰電正極材料日益提高的性能要求；而目前文獻專利報導的溼法包覆技術往往都涉及有機體系，有機溼法包覆一般使用無水乙醇等有機溶劑且溶劑很難重複利用，大大提升了包覆的成本，並容易引發安全事故。
[0004]目前已經有部分水系溼法包覆改性鋰電正極材料的方法公開，如專利CN101894938A和CN102244260A公開了:先將正極材料和去離子水攪拌形成懸浮液，加入鹽類後滴加沉澱劑LiOH溶液並控制懸浮液pH，沉澱完成後將懸浮液過濾，之後乾燥、焙燒，得到包覆氧化物的正極材料。又如專利CN102623690A，其公開了:將正極材料加至硝酸鋁溶液中，充分攪拌使硝酸鋁在正極材料表面形成包覆層，之後過濾、烘乾並過篩，焙燒後得到包覆後的正極材料。使用這些水系溼法包覆方法常遇到以下問題:(I)過程中需精確控制溶劑PH值，過程複雜困難，產品生產穩定性較差；(2)包覆過程中涉及過濾和反覆洗滌過程，工藝複雜困難，且成本較高。
[0005]因此，需要一種成本低、工藝簡單便於工業化生產、能夠實現均勻包覆、產品穩定性好的方法對鈷酸鋰正極材料進行改性，以滿足消費市場的要求。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是向本領域提供一種複合鈷酸鋰材料的製備方法，製得的改性鈷酸鋰正極材料具有較好的高壓循環特性和高溫安全性能，比容量較高，並且該法操作簡單、安全，成本較低，克服了現有技術成本較高、工藝複雜且產品穩定性差的不足。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種複合鈷酸鋰材料的製備方法，主要包括以下步驟:
①將鈷酸鋰材料加入金屬化合物納米懸浮液中，充分攪拌混合以形成均勻混合的漿
料；
②將上述漿料在攪拌狀態下進行加熱並抽真空乾燥；
③將乾燥後的物料進行焙燒，得到最終改性後的正極材料。[0008]上述製備方法中，步驟①中所述的金屬化合物可以是金屬氧化物、鹼類、鹽類，具體可以是 A1203、Zr02、Mg0、TiO2, ZnO, CaO, Al (0H)3、ZrO (OH) 2、Mg (OH) 2、Ti (0H)4、Zn (OH)2,Ca(OH)2, MgCO3> Y2O3> Ce203、La2O3> Gd2O3 中兩種或多種的混合物。
[0009]上述製備方法中，步驟①中所述的金屬氧化物納米懸浮液中金屬氧化物納米顆粒的粒徑範圍是5~50nm，其懸浮液固含量為0.1%~?0%。
[0010]上述製備方法中，步驟①中所述的金屬氧化物與鈷酸鋰材料的質量比範圍是1:50~1:5000。
[0011]上述製備方法中，步驟①中所述的攪拌後形成的混合漿料中固含量為20%~90%。
[0012]上述製備方法中，步驟②中所述的乾燥溫度為4(T120°C，乾燥過程中可以進行抽
真空乾燥。
[0013]上述製備方法中，步驟③中所述的焙燒溫度為40(T100(TC，焙燒時間為1~10小時。
[0014]本發明的一種複合鈷酸鋰材料的製備方法，通過新型的溼法表面改性方法，製得的包覆鈷酸鋰材料具有較好的高壓循環特性和高溫安全性能，比容量較高。本發明所披露的方法特點及優勢在於:1.與幹法包覆技術相比，包覆均勻性大大提升；2.與有機溼法包覆技術相比，大大降低了成本，提高了工藝的安全性能，且正極材料的電化學性能沒有明顯差異；3.與傳統水系溼法包覆技術相比，該法簡單易行，降低了操作成本且提高了材料穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1中鈷酸鋰材料表面改性電鏡照。
[0016]具體實施方法
以下通過實施例和附圖具體說明本發明的實施方式。
[0017]實施例1
將500g固含量為0.25%的Al2O3納米懸浮液以及2600g固含量為0.2%的ZrO2納米懸浮液充分攪拌，形成混合溶液，將1300g鈷酸鋰正極材料加入混合漿料中，在10(TC下攪拌乾燥，然後在600°C下焙燒8h，得到表面改性後的鈷酸鋰正極材料。
[0018][0018]實施例 2
將300g固含量為0.2%的Zr02納米懸浮液以及600g固含量為0.2%的Gd2O3納米懸浮液充分攪拌，形成混合溶液，將1300g鈷酸鋰正極材料加入混合漿料中，在120°C下攪拌乾燥，然後在400°C下焙燒12h，得到表面改性後的鈷酸鋰正極材料。
[0019]實施例3
將600g固含量為2%的Ti (OH)4納米懸浮液以及500g固含量為0.25%的Al2O3納米懸浮液充分攪拌，形成混合溶液，將1300g鈷酸鋰正極材料加入混合漿料中，在80°C下真空乾燥，然後在500°C下焙燒6h，得到表面改性後的鈷酸鋰正極材料。
【權利要求】
1.一種複合鈷酸鋰材料的製備方法，充分攪拌鈷酸鋰和金屬化合物納米懸浮液形成均勻混合漿料，攪拌狀態下乾燥，焙燒得複合鈷酸鋰材料。
2.根據權利要求1所述的複合鈷酸鋰材料的製備方法，其特徵在於所述的金屬化合物為含有 A1203、Zr02、Mg0、TiO2, ZnO, CaO, Al (0H)3、ZrO (OH) 2、Mg (OH) 2、Ti (OH)4, Zn (OH)2,Ca(OH)2, MgCO3, Y2O3, Ce203、La2O3, Gd2O3 中兩種或多種的混合物。
3.根據權利要求1或2所述的複合鈷酸鋰材料的製備方法，其特徵在於所述的金屬氧化物納米懸浮液中金屬氧化物納米顆粒的粒徑為5~50nm，固含量為0.1%~?0%。
4.根據權利要求1述的複合鈷酸鋰材料的製備方法，其特徵在於所述金屬氧化物與鈷酸鋰的質量比為1:50^1:5000ο
5.根據權利要求1所述的複合鈷酸鋰材料的製備方法，其特徵在於所述的混合漿料中固含量為20%~90%。
6.根據權利要求1所述的複合鈷酸鋰材料的製備方法，其特徵在於所述乾燥溫度為4(Tl20°C。
7.根據權利要求1所述的複合鈷酸鋰材料的製備方法，其特徵在於焙燒溫度為40(T1000°C，焙燒時間為I~10小時。
【文檔編號】H01M4/62GK103915619SQ201310107058
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年3月29日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】雷雨, 劉傑, 張浩俊 申請人:北京當升材料科技股份有限公司