[發明專利]一種鈷酸鋰材料及其制備方法、正極材料

有效

• 申請號: 201710081263.3
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106784739B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 宋振偉;李魁;周貴海;王劍鋒;公偉偉;黃海翔;馬群;劉小雨;胡國宏
• 申請（專利權）人: 湖南瑞翔新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C01G51/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發明提供了一種鈷酸鋰材料及其制備方法、正極材料。一種鈷酸鋰材料，主要由摻雜有元素M的鈷酸鋰顆粒以及包覆在其表面的包覆物組成；所述鈷酸鋰顆粒的分子式為Li_aCo_1?bM_bO₂，其中，0.95≤a≤1.15，0.003≤b≤0.01，M為Mg、Al、Ti、Zr、Ni、Mn、Cr、Mo、W及稀土元素中的至少一種或多種；所述包覆物選自ZnO或者SnO₂或者兩者的混合，重量為所述鈷酸鋰顆粒的0.5～5wt％，優選1～5wt％，優選2～5wt％，優選2～4wt％。所述的鈷酸鋰材料解決了現有材料高壓下倍率性和循環性能差的問題。

技術領域

本發明涉及化工領域，尤其是涉及一種鈷酸鋰材料及其制備方法、正極材料。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、比能量大、壽命長、重量輕、無記憶效應、綠色環保等特點，已經廣泛應用于各種類型設備的電源中，在電動汽車、大型儲能設備、電動工具、數碼設備等領域具有重要作用。

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，是影響鋰離子電池性能最重要的因素之一，研究和開發更高性能的正極材料是目前改善鋰電池性能的有效途徑和關鍵所在。鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元等是常用的商品化正極材料，而層狀鈷酸鋰由于其高電壓、放電電壓穩定、比能量高等優點，是最為廣泛應用的正極材料。

隨著應用范圍的不斷擴大，對鋰離子電池的要求不斷更新和細化，也就催生出對不同功能性正極材料的需求。比如在興起的車模、航模、電子煙、動力型汽車、極寒地區汽車啟動電源、快充電源等領域，鋰離子電池作為這些設備的電源，需要經常進行持續的大電流放電來滿足設備的需求。因此，對鋰電池的倍率性能要求很高，也就迫切要求正極材料的倍率性能持續提高，特別是截止電壓高于4.2V時的倍率特性。

鈷酸鋰作為目前使用量最大的正極材料，生產工藝極其成熟。當其粒徑變大時，倍率放電性能較差，當粒徑變小時，顆粒與顆粒之間接觸緊密，且鋰離子在顆粒內部遷移時阻力小，電池阻抗小，故倍率充放電性能優異。但是，鈷酸鋰存在一定的缺點：一方面，由于固有的化學性能限制，鈷酸鋰在截止電壓高于4.35V時會發生相變出現破壞的現象，導致高壓下的倍率放電性能降低；另一方面，常規鈷酸鋰的粒徑小，比表面積較大，與電解液的接觸面積大，容易與電解液間發生副反應，導致電池的循環性能下降。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種鈷酸鋰材料，所述的鈷酸鋰材料解決了現有材料高壓下倍率性和循環性能差的問題。

本發明的第二目的在于提供上述鈷酸鋰材料的制備方法，所述的制備方法流程簡單，對現有材料制作工藝的調整小，更易推廣。

本發明的第三目的在于提供一種正極材料，所述正極材料相比現有材料在高壓工況下具有顯著優勢。

為了解決以上技術問題，本發明提供了以下技術方案：

一種鈷酸鋰材料，主要由摻雜有元素M的鈷酸鋰顆粒以及包覆在其表面的包覆物組成；

所述鈷酸鋰顆粒的分子式為Li_aCo_1-bM_bO₂，其中，0.95≤a≤1.15，0.003≤b≤0.01，M為Mg、Al、Ti、Zr、Ni、Mn、Cr、Mo、W及稀土元素中的至少一種或多種；

所述包覆物選自ZnO或者SnO₂或者兩者的混合，重量為所述鈷酸鋰顆粒的0.5～5wt％，優選1～5wt％，優選2～5wt％，優選2～4wt％。