[發明專利]一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711088996.6
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN108023068B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 徐世國;宋健巍;栗志濤;靳亞琿;丁文秀;王星寧
• 申請（專利權）人: 格林美（江蘇）鈷業股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 曾曉芒

本發明適用于鋰電池技術領域，提供一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料及其制備方法，本發明通過采用大小顆粒混合以及采用兩次包覆的手段來對鈷酸鋰材料進行表面包覆修飾，燒結完成后能在鈷酸鋰材料表面均勻覆蓋一層含有Ni、Mg、Al、Si元素的鋰離子導體物質，同時引入的P元素對包覆層的形貌有很大的改善，能夠有效的保護鈷酸鋰材料在充放電的過程中保持原有的結構不受到破壞，從而保證了電池的循環性能。與目前市場上的包覆方法相比，此方法在極大的提高材料的壓實和循環性能的同時對材料表面形貌也有很大的改善作用。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，尤其涉及一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料及其制備方法。

背景技術

鈷酸鋰因具有制備工藝穩定可靠、充放電容量高、充放電電壓平穩、循環使用次數多等優點，是目前廣泛使用的鋰離子電池正極材料，特別是在3C電池中，占據了絕對的主導地位。但單純的鈷酸鋰由于結構穩定性欠佳，在充放電過程中很容易由于Li離子的脫嵌以及Co離子價態的變化造成材料結構的塌陷，對材料的循環壽命及安全性造成極大的危害。針對這些問題一般采用摻入適量Mg、Al、Ti、Cr等元素來改善，穩定結構的同時也提高了電池性能。

單一的摻雜還是不能滿足循環性能的提升，后期包覆將會進一步提升材料的循環性能。但是現有的包覆技術采用的包覆材料較為單一，在包覆的過程中容易造成元素的不均勻散布，且單純的氧化物包覆效果有限。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料及其制備方法，旨在解決現有鈷酸鋰材料。

一方面，所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法包括下述步驟：

S1、選擇氧化鈷A，與鋰源、含摻雜元素Mg、Al、Ti、W的化合物進行混合、燒結、破碎、過篩、除鐵得到鈷酸鋰材料C1；

S2、選擇氧化鈷B，與鋰源、含摻雜元素Mg、Ni、Mn的化合物進行混合、燒結、破碎、過篩、除鐵得到鈷酸鋰材料C2；

S3、取分別含有元素Li、Ni、Si的化合物于磷酸溶液中，用磁力攪拌至完全溶解；向溶液中加入適量二乙烯三胺五羧酸鹽，用磁力攪拌器攪拌；將溶液轉移至旋轉蒸發儀中蒸干；將蒸干后得到的固體于空氣氛圍中燒結即可得復合材料Li_xNi_ySi_z(PO₄)_n；

S4、將鈷酸鋰材料C1、鈷酸鋰材料C2進行混合，加入含Mg、Al元素的化合物進行一次混合包覆、燒結、粉碎、過篩、除鐵，得到鈷酸鋰材料C3；

S5、將鈷酸鋰材料C3與復合材料Li_xNi_ySi_z(PO₄)_n進行二次混合包覆、燒結、粉碎、過篩、除鐵，即得到高電壓型鈷酸鋰材料。

進一步的，步驟S1和S2中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰和草酸鋰中的一種或多種的混合物，氧化鈷A的中位粒徑為11～20μm，氧化鈷B的中位粒徑為1～8μm，得到的鈷酸鋰材料C1的中位粒徑為13～22μm，得到的鈷酸鋰材料C2的中位粒徑為3～10μm。

進一步的，步驟S1和S2中，鋰鈷的摩爾比為(0.90～1.10)：1。

進一步的，步驟S1中，含摻雜元素Mg、Al、Ti、W的化合物來源于各元素的氧化物、氫氧化物和氟化物中的一種或兩種；步驟S2中，含摻雜元素Mg、Ni、Mn的化合物來源于各元素的氧化物、氫氧化物和氟化物中的一種或兩種。

進一步的，步驟S1中，燒結溫度為1000～1100℃，保溫時間為3～12h；步驟S2中，燒結溫度為900～1050℃，保溫時間為3～12h。