[發明專利]一種4.45V以上鋰離子電池鈷酸鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811215476.1
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN111081987B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 胡旭堯;石慧;董虹;蔣湘康;李永昌
• 申請（專利權）人: 湖南杉杉能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

1.一種4.45V以上鋰離子電池鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述鈷酸鋰正極材料包括鈷酸鋰基體和包覆在基體表面的包覆層，所述鈷酸鋰基體為摻雜Mg、Ti、Al的鈷酸鋰，所述包覆層為摻雜元素M、N的鈷酸鋰，M為Mn、Sn、Y中的任一種，N為Ti、Nb中的任一種；所述包覆層的分子式為Li_nCo_(1-d-k)M_dN_kO₂，0.50≤n≤0.60，0＜d≤0.02，0＜k≤0.02。

2.如權利要求1所述的鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述鈷酸鋰基體的分子式為Li_rCo_(1-x-y-z)Mg_xTi_yAl_zO₂，1.05≤r≤1.10，0＜x≤0.002，0＜y≤0.001，0＜z≤0.003。

3.一種如權利要求1-2任一項所述的鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將Li源、Co源、MgO、TiO₂和Al₂O₃混合均勻，然后進行燒結，將燒結產物氣流粉碎，得到基體鈷酸鋰；

（2）將所述基體鈷酸鋰、含摻雜金屬元素M、N的CoCO₃、Li源混合均勻，然后進行二次恒溫燒結，將燒結產物過篩，即得到鈷酸鋰正極材料。

4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，Li源、Co源、MgO、TiO₂和Al₂O₃的加入量分別以Li、Co、Mg、Ti和Al元素計，Li、Co、Mg、Ti和Al元素的摩爾比為r：（1-x-y-z）：x：y：z，其中，1.05≤r≤1.10，0＜x≤0.002，0＜y≤0.001，0＜z≤0.003。

5.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，含摻雜金屬元素M、N的CoCO₃占基體鈷酸鋰的質量分數為5%~10%，Li源中的Li元素與CoCO₃中的金屬元素的摩爾比為（0.50~0.60）：1。

6.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，含摻雜金屬元素M、N的CoCO₃主要由以下制備方法制備而成：

（a）按摩爾比Co：M：N=(1-d-k)：d：k的量配制含Co元素和金屬元素M、N的水溶液，其中，0＜d≤0.02，0＜k≤0.02；

（b）將步驟（a）后獲得的溶液與沉淀劑溶液混合，同時進行攪拌反應，并控制反應體系的pH值為7.6~8.0，反應結束后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素M、N的CoCO₃。

7.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Co源為球形規則結構Co₃O₄與Co(OH)₂中的任一種，中值粒度D₅₀=16.0~17.0μm；所述Li源選自Li₂CO₃、LiOH和LiNO₃中的至少一種。

8.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，燒結溫度為1000~1100℃，燒結時間為8~20h；步驟（2）中，二次恒溫燒結溫度為800~950℃，燒結時間為5~10h。

9.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述過篩是指過50目、100目和200目中的任意一種篩孔的篩網。