[發(fā)明專利]納米鈷酸鋰正極材料的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110037138.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN112794369B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉權(quán);劉更好;阮丁山;李長(zhǎng)東;林弘嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普汽車循環(huán)有限公司
• 主分類號(hào): C01G51/00
• 分類號(hào): C01G51/00;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，公開一種納米鈷酸鋰正極材料的制備方法及其應(yīng)用，包括以下步驟：將碳酸鹽溶液和分散劑混勻，加入鈷鹽溶液進(jìn)行反應(yīng)，再經(jīng)過陳化、過濾，取濾渣干燥，得到納米CoCO₃粉末，再經(jīng)過煅燒，得到Co₃O₄前驅(qū)體，將Co₃O₄前驅(qū)體與鋰鹽混合，再進(jìn)行燒結(jié)、冷卻、粉碎和過篩，即得納米鈷酸鋰正極材料。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在納米CoCO₃合成過程簡(jiǎn)單易控制，流程較短，不需要做特別精細(xì)的溫度控制，反應(yīng)過程中也不需精確控制pH值等條件，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米鈷酸鋰正極材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，隨著新能源汽車行業(yè)的快速增長(zhǎng)，以及傳統(tǒng)儲(chǔ)能領(lǐng)域和3C電源市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)張，對(duì)鋰離子電池正極材料的需求量越來越大。在市場(chǎng)快速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)正極材料性能特別是快速充放電的性能要求也越來越高。眾所周知，提高正極材料快速充放電能力(即倍率性能)的一個(gè)重要方法就是將電極材料的顆粒尺寸盡量做到最小甚至納米化。因?yàn)轭w粒尺寸影響著Li離子傳輸?shù)木嚯x，也影響活性物質(zhì)與電解液的接觸面積。納米化的電極材料有利于Li離子在材料內(nèi)部的快速傳輸，也有利于擴(kuò)大材料與電解液的接觸面積，對(duì)于提高電極的倍率性能有著極大的幫助。

目前商品化的鈷酸鋰正極材料多為微米級(jí)球形顆粒，納米級(jí)鈷酸鋰的合成大多還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，并且都存在著操作過程精細(xì)復(fù)雜，反應(yīng)條件控制困難，難以在實(shí)際生產(chǎn)中放大應(yīng)用的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出納米鈷酸鋰正極材料的制備方法及其應(yīng)用，產(chǎn)品易制備且適合大規(guī)模量產(chǎn)。

一種納米鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳酸鹽溶液和分散劑混勻，加入鈷鹽溶液進(jìn)行反應(yīng)，再經(jīng)過陳化、過濾，取濾渣干燥，得到納米CoCO₃粉末，再經(jīng)過煅燒，得到Co₃O₄前驅(qū)體；

(2)將所述Co₃O₄前驅(qū)體與鋰鹽混合，再進(jìn)行燒結(jié)、冷卻、粉碎和過篩，即得所述納米鈷酸鋰正極材料；

所述鈷鹽溶液中Co²⁺的摩爾總量不超過碳酸鹽溶液中碳酸根摩爾總量的1/5。碳酸鹽溶液作為沉淀劑，CoCO₃顆粒的尺寸與沉淀劑的過量倍數(shù)有關(guān)，沉淀劑過量5倍以上得到的CoCO₃顆粒才能達(dá)到納米級(jí)尺寸。

所述納米鈷酸鋰正極材料的平均粒徑為500-800nm，微觀形貌為顆粒狀或短棒狀均勻分散顆粒。

所述納米CoCO₃固體粉末的平均粒徑為100-1000nm。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述鈷鹽溶液由鈷鹽溶于水中配制成，所述鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷或氯化鈷中的一種或多種；所述鈷鹽溶液的濃度為0.1-2.0mol/L。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述碳酸鹽溶液由碳酸鹽溶于水中配制成，所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或多種；所述碳酸鹽溶液的濃度為1.0-2.0mol/L。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述分散劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇或丙三醇中的一種或多種。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述鈷鹽溶液中Co²⁺的摩爾總量不超過碳酸鹽溶液中碳酸根摩爾總量的1/10，碳酸鹽溶液的過量倍數(shù)越高，越能抑制CoCO₃顆粒的長(zhǎng)大。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述反應(yīng)的溫度為0-70℃，更優(yōu)選為20-30℃。