[發明專利]一種鈷酸鋰材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210269490.6
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN103570082A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 趙佳;佘圣賢;關慧
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬鋰離子電池正極材料技術領域，具體涉及一種鈷酸鋰材料的制備方法。

背景技術

近幾年伴隨著手機、筆記本電腦、數碼相機、數碼攝像機、數碼播放器、藍牙耳機等日常使用的便攜式產品的普及化，鋰離子電池的需求量不斷增加。鋰電正極材料是鋰離子電池的核心關鍵材料，占電池成本的1/3～1/2，其性能和質量直接影響到鋰離子電池的容量、壽命、安全性等重要性能。鈷酸鋰占整個正極材料市場約75%份額，是被應用最多最廣的鋰離子電池正極材料。

近年來，鋰離子電池技術不斷提升，例如18650圓柱型電池，其放電容量已從上世紀90年代初期的1200mAh提高到現在的2600mAh，未來將達到或超過3000mAh，這些高容量電池仍主要采用鈷酸鋰材料，在向著高效、低成本、綠色環保的方向發展的同時，對其放電容量、循環壽命、安全性能等綜合性能，尤其對能量密度提出更高要求，而提高鈷酸鋰材料的壓實密度是提高能量密度的一個重要手段。

目前國內外對提高鈷酸鋰材料壓實密度已經有一些方法。例如，在專利CN200710031382.4的公開文本中，披露的方法是采用分步合成工藝：第一次合成時采用過量的鋰使得在較低的溫度下即可得到較大的鈷酸鋰顆粒，然后在二次合成前將粒度小、比表面積大的碳酸鈷和碳酸鋰的混合粉體通過機械造粒的方式粘附在第一步合成的鈷酸鋰大顆粒上面。這種方法可以有效地提高鈷酸鋰正極材料的顆粒粒度和振實密度，從而提高正極材料的壓實密度和體積比容量。但此方案工藝路線繁瑣復雜，很難有效進行過程控制，且制備過程能源消耗大。又如在專利CN201010170808.6的公開文本中，披露了一種通過添加添加劑與表面修飾劑來制備復合鈷酸鋰的方法，該方法亦能夠有效地提升鈷酸鋰的電性能，但是對于壓實的提升有限，而且使用過多的添加劑也增添了大量的生產管理成本。

因此，需要一種方法簡單、便于工業化生產，能夠穩定控制材料壓實的方法來制備高壓實密度鈷酸鋰材料。

發明內容

本發明的目的是向本領域提供一種高壓實密度鈷酸鋰材料的制備方法，方法簡單，可操作性強，便于工業化生產，通過控制球形度、形貌和大小顆粒摻混的方法，有效填充材料空間，獲得更高的壓實密度，產品性能優異且穩定。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種鈷酸鋰材料的制備方法主要包括以下步驟，

（1）將鈷源原料、鋰源原料及摻雜元素充分混合，得到均勻分散混合物。

（2）將混合物分別在不同溫度下燒結，破碎后得到不同粒徑的大顆粒產物和小顆粒產物；

（3）分別破碎分散后，大顆粒產物和小顆粒產物按一定比例進行混合，充分混合后得最終鈷酸鋰材料。

上述制備方法中，步驟（1）中所述的鈷源可以是四氧化三鈷、氧化亞鈷、羥基氧化鈷、碳酸鈷或氫氧化鈷中的一種或其中幾種的混合物。

上述制備方法中，步驟（1）中所述的鋰源可以是碳酸鋰或氫氧化鋰中的一種或其中幾種的混合物。

上述制備方法中，步驟（1）中所述摻雜元素可以是Mn、Ni、Zr、Cr、Fe、Ti、Cu、Zn、Nb、Na、K、Ca、Mg、Sr、Ba、Sn或Al等中的一種或幾種；摻雜元素可以是含有該元素的氫氧化物、草酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氧化物中的一種或其中幾種的混合物；摻雜元素摻雜量范圍為0~2000ppm。

上述制備方法中，步驟（1）所述的混合物中鋰鈷的摩爾比約為0.90~1.10。

上述制備方法中，步驟（2）中所述大顆粒產物的燒結溫度范圍為900~1200℃；小顆粒產物的燒結溫度范圍為500~1050℃。?????上述制備方法中，步驟（2）中所述燒結的時間為3~18h。

上述制備方法中，步驟（2）中裝缽時需保證物料在匣缽內分布均勻。

上述制備方法中，步驟（2）中所述的破碎料中，其中大顆粒的粒徑范圍為D₅₀=12~22μm，小顆粒的粒徑范圍為D₅₀=3~10μm。

上述制備方法中，步驟（3）中所述大顆粒鈷酸鋰與小顆粒鈷酸鋰的混合比例約為6:?4~9:1。

本發明的一種鈷酸鋰材料的制備方法，可有效控制大顆粒材料的球形度及散布，穩定的提升了材料的壓實性能；采用合適的大小顆粒摻混比例，使材料顆粒間空隙最小化，從而提升材料的整體壓實水平；本方法工藝簡單，可操作性強，易于工業化生產。

附圖說明

圖1為實施例3中制得的鈷酸鋰材料電鏡照片；