[發明專利]鋰鈷氧化物中Co3O4和CoO含量的分析方法

有效

• 申請號: 200710182080.7
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN101424608A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 盛允
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N25/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;董占敏

技術領域

本發明是關于一種鋰鈷氧化物(LiCoO₂)中Co₃O₄和CoO含量的分析方法。

背景技術

鋰鈷氧化物具有二維層狀結構，適宜鋰離子的脫嵌，并且由于其制備工藝簡便、性能穩定、比容量高、循環性能好，目前大量用作商品化的鋰離子電池正極材料。

鋰鈷氧化物的合成方法有很多種，生產上最常見的是高溫固相合成法：以LiOH(或Li₂CO₃)和CoCO₃(或Co₃O₄)為原料，按Li∶Co＝1∶1的摩爾比配制，在700-900℃下進行預處理，然后進行氣碎，再在700-900℃下空氣氛圍中灼燒而成。在具體生產實踐中，由于批量生產量大，過程控制偶然因素多，按Li∶Co＝1∶1的摩爾比配制初級原料時，若在預處理步驟中沒有調控好，很難確保最后產物中不殘留晶相鈷氧化物(Co₃O₄、Co₂O₃和/或CoO)。而這些晶相鈷氧化物不能提供鋰離子脫嵌、導電性能差，其存在將嚴重降低鋰鈷氧化物的電化學活性，極大影響鋰離子電池的比容量、循環性能和使用壽命。因此在批量生產鋰鈷氧化物時，有效地控制和消除鋰鈷氧化物中殘留的晶相鈷氧化物是該工藝的關鍵之一。

另外，隨著鈷資源的日益貧乏，回收報廢鋰離子電池正極材料中的鈷、再生LiCoO₂活性材料，對鋰離子電池生產企業來說，具有相當的經濟收益潛力。由于導致鋰離子電池失效的原因多種多樣，比如電池過充電失效、電池內部短路失效、電池爆炸等，它們都會在?正極材料中產生晶相鈷氧化物。要重新再生具有電化學活性的鋰鈷氧化物，不僅需要知道是否存在晶相鈷氧化物，更需要準確分析晶相鈷氧化物的含量。

現有技術中，鋰鈷氧化物材料中晶相鈷氧化物含量主要是通過利用等離子體(ICP)發射光譜儀、原子吸收分光光度計(AAS)等儀器設備測試材料中總的鋰、鈷含量來間接推算，是一種定性判斷方法。例如，用ICP測定LiCoO₂中晶相鈷氧化物含量時，只能首先測定出鋰鈷氧化物中鋰元素、鈷元素的含量，然后計算出鋰鈷元素的摩爾比鋰∶鈷為1∶M，最后再進行定性判斷，當M＝1時，判斷LiCoO₂樣品是純品；當M＞1時，判斷LiCoO₂樣品中含有鈷氧化物雜質，但并不能判斷出該晶相鈷氧化物是Co₃O₄、Co₂O₃和/或CoO。而實際上，由于非晶型(由于非晶型化合物沒有導電性能差的固定晶相結構，常參與電池的電極反應，有利于電池的電子傳遞，不需要控制和消除)或其他含鋰化合物、含鈷化合物的存在，用上述分析方法所得出的晶相鈷氧化物含量定性判斷結果往往與鋰鈷氧化物材料中晶相鈷氧化物的真實含量相背離。

另外，CN?1862253A公開了一種鋰鈷氧化物中晶相鈷氧化物含量的定量分析方法，該方法主要是利用X射線粉末衍射儀對鋰鈷氧化物中的晶相鈷氧化物進行定量分析分析，而對非晶相的鈷氧化物是無法判斷的。利用X射線衍射儀對晶相鈷化合物的分析過程是相當復雜的，而且必須選擇相應的內標物質和標準物質，其選擇條件也是相當苛刻的，由于鋰鈷氧化物材料中的晶相鈷氧化物的含量一般較低，利用X射線衍射儀需要經過三個復雜的步驟，而且每個步驟都可能帶來一定的誤差，因此，在實際操作中，利用X射線衍射儀對鋰鈷氧化物材料中的鈷氧化物進行定量分析時會產生很大的出入。另外，由于X射線粉末衍射儀的靈敏度不高，當鋰鈷氧化物中的晶相鈷氧化物含量低于1％時，利用X射線粉末衍射儀就無法對晶相鈷氧化物進行定量分析。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的方法靈敏度低，不能快速地判斷鋰鈷氧化物中存在的鈷氧化物的種類的缺點，提供一種靈敏度高、且能快速地判斷鋰鈷氧化物中是否含有Co₃O₄和CoO的含量分析方法。