專利名稱：一種堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法。
背景技術(shù)：
目前，鈷酸鋰(LiCoO2)作為鋰離子電池正極材料，因其比容量高，性能穩(wěn)定和制備工藝簡單而被廣泛應(yīng)用于手機和筆記本等其它便攜式電子設(shè)備，但是本發(fā)明通過水熱合成的鈷酸鋰應(yīng)用于堿性二次電池負極材料也取得了較好的性能。經(jīng)文獻報道的鈷酸鋰的常用合成方法有固相合成方法和液相合成方法。固相合成方法即高溫固相法，一般指將Li和Co的氫氧化物和碳酸鹽煅燒，該方法雖然已在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，但是仍存在很多缺點顆粒尺寸分布較寬，煅燒溫度過高，反應(yīng)時間過長。液相合成方法主要是指溶膠-凝膠法，由于該方法使用有機酸作為螯合劑，存在以下缺點易出現(xiàn)起毛現(xiàn)象，需要嚴格控制PH范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法，該方法簡單易行，無需高溫而且合成出的鈷酸鋰顆粒較小。一種堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法，采用水熱法合成，包括
(1)將氫氧化鋰和鈷鹽按LiCo摩爾比1. 5 1 — 2 1混合；
(2)將上述混合物與蒸餾水按質(zhì)量比1:30-1:50溶于蒸餾水中，按該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1:4-1:6滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液后放入反應(yīng)釜中，升溫至 180°C加熱24 — 48小時，得到前驅(qū)物；
(3)烘干所得前驅(qū)物除去溶劑，然后加熱至650°C除雜后即得鈷酸鋰。其中，所述的鈷鹽為六水硝酸鈷或草酸鈷。上述步驟(2)中的升溫速率為5°C /分鐘。本發(fā)明使用水熱法合成鈷酸鋰，方法簡單易行，無需高溫而且合成出的鈷酸鋰顆粒較??；該鈷酸鋰應(yīng)用于堿性二次電池的負極材料，放電容量高、循環(huán)壽命好、高倍率放電性能好；在500mA/g電流密度下放電容量達到250mAh/g以上。


圖1本發(fā)明合成的鈷酸鋰的XRD圖2用本發(fā)明合成的鈷酸鋰制備的鈷酸鋰電極的循環(huán)壽命圖； 圖3用本發(fā)明合成的鈷酸鋰制備的鈷酸鋰電極的充放電曲線。
具體實施例方式實施例1將氫氧化鋰與六水硝酸鈷按Li =Co摩爾比1.5:1混合后溶解在蒸餾水中，該混合物與蒸餾水的質(zhì)量比1:30，邊攪拌邊緩慢地滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液，該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1 4，然后放入反應(yīng)釜內(nèi)，升溫速率為5°C /分鐘，至180°C加熱M小時；將所得產(chǎn)品烘干除去溶劑，然后再650°C加熱除去雜質(zhì)后即可得鈷酸鋰。實施例2
將氫氧化鋰與六水硝酸鈷按Li =Co摩爾比1.7:1混合后溶解在蒸餾水中，該混合物與蒸餾水的質(zhì)量比1:35，邊攪拌邊緩慢地滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液，該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1 4，然后放入反應(yīng)釜內(nèi)，升溫速率為5°C /分鐘，至180°C加熱36小時；將所得產(chǎn)品烘干除去溶劑，然后再650°C加熱除去雜質(zhì)后即可得鈷酸鋰。實施例3
將氫氧化鋰與六水硝酸鈷按Li =Co摩爾比2:1混合后溶解在蒸餾水中，該混合物與蒸餾水的質(zhì)量比1:40，邊攪拌邊緩慢地滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液，該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1:5，然后放入反應(yīng)釜內(nèi)，升溫速率為5°C /分鐘，至180°C加熱48小時；將所得產(chǎn)品烘干除去溶劑，然后再650°C加熱除去雜質(zhì)后即可得鈷酸鋰。實施例4
將氫氧化鋰與草酸鈷按Li =Co摩爾比1. 5:1混合后溶解在蒸餾水中，該混合物與蒸餾水的質(zhì)量比1:45，邊攪拌邊緩慢地滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液，該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1:5，然后放入反應(yīng)釜內(nèi)，升溫速率為5°C /分鐘，至180°C加熱M小時； 將所得產(chǎn)品烘干除去溶劑，然后再650°C加熱除去雜質(zhì)后即可得鈷酸鋰。實施例5
將氫氧化鋰與草酸鈷按Li =Co摩爾比1. 8:1混合后溶解在蒸餾水中，該混合物與蒸餾水的質(zhì)量比1:50，邊攪拌邊緩慢地滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液，該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1:6，然后放入反應(yīng)釜內(nèi)，升溫速率為5°C /分鐘，至180°C加熱36小時； 將所得產(chǎn)品烘干除去溶劑，然后再650°C加熱除去雜質(zhì)后即可得鈷酸鋰。實施例6
將氫氧化鋰與草酸鈷按Li =Co摩爾比2:1混合后溶解在蒸餾水中，該混合物與蒸餾水的質(zhì)量比1:50，邊攪拌邊緩慢地滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液，該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1:6，然后放入反應(yīng)釜內(nèi)，升溫速率為5°C /分鐘，至180°C加熱48小時；將所得產(chǎn)品烘干除去溶劑，然后再650°C加熱除去雜質(zhì)后即可得鈷酸鋰。將通過上述實施例制備的適量的鈷酸鋰粉末與鎳粉和聚四氟乙烯液體混合，均勻涂在泡沫內(nèi)上，作為堿性二次電池的負極，使用三電極瓶，正極是氫氧化鎳電極，參比電極是Hg/HgO電極。由圖2鈷酸鋰電極的循環(huán)壽命圖可知，該電極在500mA/g電流密度下放電容量達到250mAh/g以上，容量穩(wěn)定性較好，且容量有上升的趨勢。由圖3鈷酸鋰電極的充放電曲線可知，充電曲線的有兩個平臺，第一個平臺電壓為-0. 88V左右，是充電平臺；第二個平臺電壓為-1. IV，是過充平臺；放電曲線有一個平臺， 在-0.78V左右。充放電電位均對應(yīng)著Co (OH)2 /Co電對電位，與純鈷粉做負極的充放電曲線相一致，說明發(fā)生的是Co (OH)2和Co之間的氧化還原反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法，其特征在于，采用水熱法合成，包括以下步驟(1)將氫氧化鋰和鈷鹽按Li=Co摩爾比1. 5 1 — 2 1混合；(2)將上述混合物與蒸餾水按質(zhì)量比1:30-1:50溶于蒸餾水中，按該混合物與過氧化氫溶液的質(zhì)量比1:4-1:6滴加質(zhì)量分數(shù)為30%的過氧化氫溶液后放入反應(yīng)釜中，升溫至 180°C加熱24 — 48小時，得到前驅(qū)物；(3)烘干所得前驅(qū)物除去溶劑，然后加熱至650°C除雜后即得鈷酸鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法，其特征在于，所述的鈷鹽為六水硝酸鈷或草酸鈷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法，其特征在于，步驟(2)中的升溫速率為5°C /分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種堿性二次電池負極材料鈷酸鋰的合成方法，采用水熱法合成，包括(1)將氫氧化鋰和鈷鹽按Li:Co摩爾比1.5:1－2:1混合；(2)將上述混合物溶于蒸餾水中，滴加適量過氧化氫溶液后放入反應(yīng)釜中，升溫至180℃加熱24－48小時，得到前驅(qū)物；(3)烘干所得前驅(qū)物除去溶劑，然后加熱至650℃除雜后即得鈷酸鋰。本發(fā)明方法簡單易行，無需高溫而且合成出的鈷酸鋰顆粒較?。辉撯捤徜噾?yīng)用于堿性二次電池的負極材料，放電容量高、循環(huán)壽命好、高倍率放電性能好；在500mA/g電流密度下放電容量達到250mAh/g以上。
文檔編號H01M4/525GK102386393SQ20111033988
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者宋大衛(wèi), 蘇振馨, 蘇金風(fēng), 郞平 申請人:天津天環(huán)光伏太陽能有限公司