[發明專利]鋰離子電池鈷酸鋰正極材料及制備方法

無效

• 申請號: 201410233594.0
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103985859A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 傅汝毅
• 申請（專利權）人: 廣西博士海意信息科技有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;C01G51/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李珊

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，特別是一種鋰離子電池鈷酸鋰正極材料及制備方法。?

背景技術

鋰離子電池具有比能量高、工作電壓高、應用溫度范圍廣、自放電率低、循環壽命長、無污染、安全性能好等獨特的優勢，現已廣泛用作袖珍貴重家用電器如移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機等的電源，并已在航空、航天、航海、人造衛星、小型醫療儀器及軍用通訊設備領域中逐步替代傳統的電源。對于鋰離子電池來說，正極材料無論在成本方面還是在性能方面，都占有非常重要的地位。目前已經商業化的鋰離子電池正極材料主要只有LiCoO₂，盡管LiCoO₂作為目前應用最廣泛的商品化鋰離子電池正極材料，然而在當前使用中LiCoO₂存在的問題主要是：(1)鉆資源匱乏，成本高；(2)實際比容量只有理論比容量的60%～70%，性能還未達到最佳狀態；(3)抗過充性能差，即過充電會迅速惡化降低電池的循環性能；(4)在45℃以上使用時自放電增加，容量下降，也不宜快速充電；(5)各廠家產品的循環壽命不等，差別大，生產工藝有待更進一步優化和完善；更重要的是，國內商品化的鋰離子電池所用的LiCoO₂正極材料80%為國外進口，價格昂貴。因此，在研究LiCoO₂材料的基礎上加速發展性價比高的電池正極材料從而完全取代進口材料，實現正極材料的國產化，提高國產鋰離子電池的競爭力也具有非常重要的意義。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池包覆氧化鋁的鈷酸鋰正極材料及制備方法，以提高鋰離子電池的比容量以及改善循環性能。?

為實現上述目的，本鋰離子電池鈷酸鋰正極材料，包括以下原材料：碳酸鋰、四氧化三鈷、碳酸氫鈉和硫酸鋁，其中硫酸鋁與碳酸鋰的摩爾比為：Al?0.5~2%，Li?98~99.5%。?

所述原材料的摩爾比為：硫酸鋁?0.5%，碳酸鋰?99.5%。?

所述原材料的摩爾比為：硫酸鋁1%，碳酸鋰?99%。?

所述原材料的摩爾比為：硫酸鋁2%，碳酸鋰?98%。?

所述正極材料的制作步驟如下：?

（1）稱量碳酸鋰和四氧化三鈷置于蒸發皿中，加入乙醇，在磁力攪拌器下充分攪拌混勻；

（2）將步驟（1）所得混合物烘干后,轉移到瑪瑙研缽中，加入乙醇濕混勻，研磨均勻后在紅外燈下烘干；

（3）將步驟（2）所得烘干物放置馬弗爐中在800℃下燒結12小時；

（4）將步驟（3）所得產物分散在0.1mol/L的NaHCO₃溶液中，震蕩攪拌30min；

（5）進行步驟（4）的攪拌時加入已稱量的硫酸鋁溶液，得到混合物；

（6）將步驟（5）所得混合物過濾、洗滌、干燥后，放置馬弗爐中在300℃下燒結3小時，然后在600℃下煅燒8小時，研磨過篩后，得到最終產物。

本發明的實質性特點和進步是：采用濕法制備鈷酸鋰，然后用氧化鋁對鋰離子電池正極材料鈷酸鋰進行包覆改性，產品的形貌好、結構穩定、雜質含量少、放電容量高、循環性能好。?

附圖說明

圖1是未包覆氧化鋁及包覆量為1%的鈷酸鋰的XRD圖譜。?

具體實施方式

下面結合附圖以及實施例對本發明做進一步說明：?

實施例1

鋰離子電池鈷酸鋰正極材料，包括以下原材料：碳酸鋰、四氧化三鈷、碳酸氫鈉和硫酸鋁，其中原材料的摩爾比為：硫酸鋁?1%，碳酸鋰?99%。

制作步驟如下：?

（1）稱量碳酸鋰和四氧化三鈷置于蒸發皿中，加入乙醇，在磁力攪拌器下充分攪拌混勻；

（2）將步驟（1）所得混合物烘干后,轉移到瑪瑙研缽中，加入乙醇濕混勻，研磨均勻后在紅外燈下烘干；

（3）將步驟（2）所得烘干物放置馬弗爐中在800℃下燒結12小時；

（4）將步驟（3）所得產物分散在0.1mol/L的NaHCO₃溶液中，震蕩攪拌30min；

（5）進行步驟（4）的攪拌時加入已稱量的硫酸鋁溶液，得到混合物；

（6）將步驟（5）所得混合物過濾、洗滌、干燥后，放置馬弗爐中在300℃下燒結3小時，然后在600℃下煅燒8小時，研磨過篩后，得到最終產物。