[發明專利]一種高導電性鈷酸鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110525817.0
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113277568A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 許益偉;曹棟強;龔麗鋒;方明;李曉升;郝培棟;曹天福;鄧明;王輝;曾啟亮
• 申請（專利權）人: 浙江中金格派鋰電產業股份有限公司
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/485;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所(普通合伙) 33220
• 代理人: 蔣衛東

本發明涉及鋰離子電池正極材料制備技術領域，尤其涉及一種高導電性鈷酸鋰正極材料的制備方法。本發明包括以下步驟：（1）分別把氯化鈷和碳酸氫銨配制成一定濃度的水溶液（2）將反應釜中加入純水，并通入碳酸氫銨溶液；（3）將碳酸氫銨溶液和氯化鈷溶液并流加入反應釜；（4）漿料經過處理，得到碳酸鈷顆粒；（5）將上述碳酸鈷顆粒在空氣中燒結得到四氧化三鈷顆粒；（6）將四氧化三鈷和碳酸鋰混合均勻，燒結得到鈷酸鋰正極材料；（7）將上述正極材料進行鄂破、對輥、粉碎、過篩；（8）取含鈦化合物和含氮化合物，以乙醇為分散劑，進行濕法混合，再進行烘干得到鈦氮混合物；（9）將過篩后的鈷酸鋰與含上述鈦氮混合物進行充分混合。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料制備技術領域，尤其涉及一種高導電性鈷酸鋰正極材料的制備方法。

背景技術

在當今的互聯網時代，手機、電腦等小型智能終端產品飛速發展，儼然已經成為我們生活的一部分。隨著人們對3C電子產品的依賴，對其電池要求也進一步提高，要求其在安全的前提下，具有更高的循環性能及更高的能量密度。鈷酸鋰為正極材料的鋰離子電池具有重量輕、容量大、比能量高、工作電壓高、放電平穩、適合大電流放電、循環性能好、壽命長等特點，在小型電池上有無法取代的優勢。鈷酸鋰材料從常規的4.2V、145mAh/g的容量，發展到第一階段 4.35V、155mAh/g的容量，再到第二階段4.5V、185mAh/g 的容量，甚至到4.6V容量接近215mAh/g，鈷酸鋰材料基本上是發展到了它的極限了。然而高電壓下鈷酸鋰又極易容易發生相變導致結構不穩定，循環性能差。所以人們通過對材料進行摻雜或者包覆進行改性，來提高性能。

中國專利202010880763.5公開了“一種TiN包覆的鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法”，具體的是將金屬鹽溶液與堿液、氨水并流進反應釜，得到鎳鈷錳前驅體，再摻鋰進行燒結成三元正極材料，最后將含鈦化合物及含氮化合物與三元正極材料進行濕法混合，得到鈦氮包覆的鎳鈷錳酸鋰正極材。中國專利202010959563.9公開了“一種包覆改性鎳鈷鋁三元正極材料的方法”，具體是通過共沉淀反應制備NCA前驅體，再摻鋰制備正極材料，最后將正極材料與正極材料進行濕法混合得到包覆改性的鎳鈷鋁正極材料。上訴兩種專利中制備的正極材料包覆層不夠均勻，包覆物質無法達到原子級別混合。

為克服上述困難，經實驗研究發現，用乙醇做為分散劑，將含氮化合物及含氮化合物進行濕法混合，可以實現鈦元素和氮元素原子級別均勻混合，合成出的TiN包覆層致密、穩定而且更加均勻。高導電性的鈦氮包覆層能大大提高鋰離子的遷移率，從而提高電池的導電性及循環穩定性。

發明內容

本發明一種高導電性鈷酸鋰正極材料的制備方法可以提高鈷酸鋰正極材料的導電性及循環穩定性。

其具體方案如下：

一種高導電性鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）取18.7kg六水氯化鈷溶于41.9L純水，取10.8kg食品級碳酸氫銨溶于50L純水，分別攪拌、過濾待用；

（2）將反應釜中加入純水，并通入碳酸氫銨溶液調節PH至7.5-7.8；

（3）將鈷液與碳酸氫銨溶液并流入反應釜，固定鈷液流量1.5L/min，調節碳酸氫銨流量維持ph7.3，顆粒生長至7μm時，對反應釜內漿料進行濃縮，同時顆粒每生長1μm，反應釜攪拌降低60r/min，直至達到目標粒度，得到漿料；

（4）對步驟（3）得到的漿料經過陳化、洗滌、烘干、過篩、除鐵，得到碳酸鈷顆粒；

（5）將上述碳酸鈷顆粒在空氣中燒結得到四氧化三鈷顆粒；

（6）將200g四氧化三鈷和1713g碳酸鋰混合均勻，在空氣中進行一次燒結，得到鈷酸鋰正極材料；

（7）將上述正極材料進行鄂破、對輥、粉碎、過篩；

（8）將7.685-15.37g含鈦化合物和0.494-0.988g含氮化合物，以乙醇為分散劑，進行濕法混合，再進行烘干得到鈦氮混合物；