一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，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(duì)混合漿料進(jìn)行干燥焙燒而達(dá)到對(duì)鈷酸鋰進(jìn)行表面改性的目的。該方法操作簡(jiǎn)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(huán)特性和高溫安全性能，比容量較高。
【專利說明】一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬鋰離子電池正極材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池具有能量密度大、工作電壓高、循環(huán)性能好、自放電小、體積小等特點(diǎn)，已經(jīng)在移動(dòng)通信設(shè)備、小型電子產(chǎn)品、航空航天及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(chǎng)上使用最多的是鈷酸鋰材料。但近年來鋰離子電池技術(shù)不斷發(fā)展，消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)鋰電正極材料的容量、循環(huán)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(shù)來提高鈷酸鋰正極材料的各項(xiàng)性能，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。目前常用的包覆技術(shù)可分為干法包覆和濕法包覆兩種。其中，干法包覆技術(shù)中包覆劑分散不均勻，導(dǎo)致正極材料電性能較差，已不能滿足消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)鋰電正極材料日益提高的性能要求；而目前文獻(xiàn)專利報(bào)道的濕法包覆技術(shù)往往都涉及有機(jī)體系，有機(jī)濕法包覆一般使用無水乙醇等有機(jī)溶劑且溶劑很難重復(fù)利用，大大提升了包覆的成本，并容易引發(fā)安全事故。
[0004]目前已經(jīng)有部分水系濕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?dāng)嚢栊纬蓱腋∫?，加入鹽類后滴加沉淀劑LiOH溶液并控制懸浮液pH，沉淀完成后將懸浮液過濾，之后干燥、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?jǐn)嚢枋瓜跛徜X在正極材料表面形成包覆層，之后過濾、烘干并過篩，焙燒后得到包覆后的正極材料。使用這些水系濕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，過程復(fù)雜困難，產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定性較差；(2)包覆過程中涉及過濾和反復(fù)洗滌過程，工藝復(fù)雜困難，且成本較高。
[0005]因此，需要一種成本低、工藝簡(jiǎn)單便于工業(yè)化生產(chǎn)、能夠?qū)崿F(xiàn)均勻包覆、產(chǎn)品穩(wěn)定性好的方法對(duì)鈷酸鋰正極材料進(jìn)行改性，以滿足消費(fèi)市場(chǎng)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是向本領(lǐng)域提供一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，制得的改性鈷酸鋰正極材料具有較好的高壓循環(huán)特性和高溫安全性能，比容量較高，并且該法操作簡(jiǎn)單、安全，成本較低，克服了現(xiàn)有技術(shù)成本較高、工藝復(fù)雜且產(chǎn)品穩(wěn)定性差的不足。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，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?jǐn)嚢杌旌弦孕纬删鶆蚧旌系臐{
料；
②將上述漿料在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行加熱并抽真空干燥；
③將干燥后的物料進(jìn)行焙燒，得到最終改性后的正極材料。[0008]上述制備方法中，步驟①中所述的金屬化合物可以是金屬氧化物、堿類、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]上述制備方法中，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范圍是5~50nm，其懸浮液固含量為0.1%~?0%。
[0010]上述制備方法中，步驟①中所述的金屬氧化物與鈷酸鋰材料的質(zhì)量比范圍是1:50~1:5000。
[0011]上述制備方法中，步驟①中所述的攪拌后形成的混合漿料中固含量為20%~90%。
[0012]上述制備方法中，步驟②中所述的干燥溫度為4(T120°C，干燥過程中可以進(jìn)行抽
真空干燥。
[0013]上述制備方法中，步驟③中所述的焙燒溫度為40(T100(TC，焙燒時(shí)間為1~10小時(shí)。
[0014]本發(fā)明的一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，通過新型的濕法表面改性方法，制得的包覆鈷酸鋰材料具有較好的高壓循環(huán)特性和高溫安全性能，比容量較高。本發(fā)明所披露的方法特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)在于:1.與干法包覆技術(shù)相比，包覆均勻性大大提升；2.與有機(jī)濕法包覆技術(shù)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(xué)性能沒有明顯差異；3.與傳統(tǒng)水系濕法包覆技術(shù)相比，該法簡(jiǎn)單易行，降低了操作成本且提高了材料穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1中鈷酸鋰材料表面改性電鏡照。
[0016]具體實(shí)施方法
以下通過實(shí)施例和附圖具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0017]實(shí)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?jǐn)嚢?，形成混合溶液，?300g鈷酸鋰正極材料加入混合漿料中，在10(TC下攪拌干燥，然后在600°C下焙燒8h，得到表面改性后的鈷酸鋰正極材料。
[0018][0018]實(shí)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?jǐn)嚢?，形成混合溶液，?300g鈷酸鋰正極材料加入混合漿料中，在120°C下攪拌干燥，然后在400°C下焙燒12h，得到表面改性后的鈷酸鋰正極材料。
[0019]實(shí)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?jǐn)嚢?，形成混合溶液，?300g鈷酸鋰正極材料加入混合漿料中，在80°C下真空干燥，然后在500°C下焙燒6h，得到表面改性后的鈷酸鋰正極材料。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，充分?jǐn)嚢桠捤徜嚭徒饘倩衔锛{米懸浮液形成均勻混合漿料，攪拌狀態(tài)下干燥，焙燒得復(fù)合鈷酸鋰材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1述的復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于所述金屬氧化物與鈷酸鋰的質(zhì)量比為1:50^1:5000ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于所述的混合漿料中固含量為20%~90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于所述干燥溫度為4(Tl20°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于焙燒溫度為40(T1000°C，焙燒時(shí)間為I~10小時(shí)。
【文檔編號(hào)】H01M4/62GK103915619SQ201310107058
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】雷雨, 劉杰, 張浩俊 申請(qǐng)人:北京當(dāng)升材料科技股份有限公司