[發(fā)明專利]一種高容量鈷酸鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510224022.0
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN104779389B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田東;韓飛;王爽
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市玖創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;C01G51/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高容量鈷酸鋰正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池正極材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從1990年日本索尼公司率先研制成功鋰離子電池并將其商品化以來，鋰離子電池得到了迅猛發(fā)展。如今鋰離子電池已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于民用及軍用的各個領(lǐng)域。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對電池的性能提出了更多更高的要求：電子設(shè)備的小型化和個性化發(fā)展，需要電池具有更小的體積和更高的比能量輸出；航空航天能源要求電池具有循環(huán)壽命，更好的低溫充放電性能和更高的安全性能；電動汽車需要大容量、低成本、高穩(wěn)定性和安全性能的電池。隨著使用化石能源所導(dǎo)致的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，綠色、無污染的新能源產(chǎn)業(yè)越來越引起人們的重視。作為新能源產(chǎn)業(yè)的代表之一，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)在近些年得到了迅猛的發(fā)展。

鋰離子電池由于具有能量密度高、工作電壓高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)及環(huán)境友好等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備和電動汽車中。在鋰離子電池的組成中，正極材料是決定其電化學(xué)性能、安全性能及未來發(fā)展方向的重要因素。鈷酸鋰自從20?世紀(jì)90?年代進(jìn)入市場以來，一直占據(jù)著正極材料市場的主導(dǎo)地位。近年來，隨著電子產(chǎn)品的進(jìn)一步小型化和多功能化，對電池輸出的能量密度提出了更高的要求，常規(guī)的鈷酸鋰已經(jīng)不能滿足要求。研究發(fā)現(xiàn)，對常規(guī)鈷酸鋰進(jìn)行改性處理從而提升正極材料發(fā)揮的容量，是提高電池能量密度的最有效的方法之一。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠提高鋰離子電池循環(huán)性能的鈷酸鋰材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是在于提供一種鎳鍍層包覆均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可用于制備導(dǎo)電性好、比容量高、功率密度大的鋰離子電池的鈷酸鋰正極材料。

本發(fā)明的鎳包覆鈷酸鋰正極材料的制備方法包括以下具體步驟：

一、將鈷酸鋰顆粒置于乙醇和水按體積比1：2～3：1組成的混合溶劑中，采取機(jī)械攪拌，攪拌速度為50～500?轉(zhuǎn)/?分鐘，溫度為15～40℃，在頻率為20～40kHz?的超聲輔助下洗滌1～30min，離心分離，水洗滌數(shù)次；

二、再將所得鈷酸鋰置于溫度為15～40℃的含氯化亞錫的鹽酸溶液中，采取機(jī)械攪拌，以50～500?轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌1～10min，離心分離，水洗滌數(shù)次；所述的含氯化亞錫的鹽酸溶液由以下組分組成：氯化亞錫2～8g/L，濃鹽酸2～6mL/L，分散劑0.2～2mL/L，溶劑為水；

三、接著將處理后的鈷酸鋰顆粒置于溫度為15～40℃的含氯化鈀的鹽酸溶液中，采取機(jī)械攪拌，以50～500?轉(zhuǎn)/?分鐘的速率攪拌進(jìn)行活化處理1～10min，離心分離，水洗滌數(shù)次；所述的含氯化鈀的鹽酸溶液由以下組分組成：氯化鈀0.1～1g/L，濃鹽酸4～10mL/L，分散劑0.2?～2mL/L，溶劑為水；

四、步驟三活化處理后的鈷酸鋰置于溫度為15～40℃的次亞磷酸鈉溶液中，采取機(jī)械攪拌，以50?～500?轉(zhuǎn)/?分鐘的速率攪拌進(jìn)行還原處理0.5?～5min，離心分離；所述的次亞磷酸鈉溶液由以下組分組成：次亞磷酸鈉1?～5wt％，分散劑0.2?～2mL/L，溶劑為水；

五、步驟四還原處理后的鈷酸鋰置于pH為8～8.5?的鍍液中，在70～90℃溫度條件下，采取機(jī)械攪拌，以50～500?轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌進(jìn)行化學(xué)鍍鎳0.5～10min，離心分離，水洗滌數(shù)次；所述的鍍液由以下組分組成：硫酸鎳20～60g/L，次亞磷酸鈉15～30g/L，檸檬酸鈉30～60g/L，氯化銨30～70g/L，分散劑0.2～2mL/L，溶劑為水；

六、步驟五中化學(xué)鍍鎳后的鈷酸鋰顆粒置于100～200℃的溫度環(huán)境下，保溫1～4?小時，即得鎳包覆鈷酸鋰正極材料。

本發(fā)明的鎳包覆鈷酸鋰正極材料還包括以下優(yōu)選方案：優(yōu)選的鎳包覆鈷酸鋰正極材料中鎳鍍層厚度為0.1?～1.0μm。

優(yōu)選的鎳包覆鈷酸鋰正極材料中鎳鍍層為磷質(zhì)量百分含量＜8％的鎳磷合金。

優(yōu)選的鎳包覆鈷酸鋰正極材料中鈷酸鋰顆粒平均粒徑D50分布在5～30μm?之間。

本發(fā)明所述的鎳包覆鈷酸鋰正極材料的制備方法，是將鈷酸鋰顆粒采用醇水混合溶劑洗滌后，依次進(jìn)行敏化、活化和還原預(yù)處理，預(yù)處理后的鈷酸鋰顆粒在分散劑作用下分散在含硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸鈉和氯化銨的混合鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳鍍層；再將鍍了鎳鍍層的鈷酸鋰顆粒進(jìn)行熱處理，即得。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明首次采用鎳包覆鈷酸鋰制得一種導(dǎo)電性性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鎳包覆鈷酸鋰正極材料，可用于制備高比容量和高功率密度的鋰離子電池。本發(fā)明技術(shù)方案突出的優(yōu)勢在于：