[發(fā)明專利]一種層狀四氧化三鈷材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111609616.5
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114249355B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝文彬;范勇;張見;曾雷英;洪敏強
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 彭輝劍;饒婕

本申請公開了一種層狀四氧化三鈷材料及其制備方法與應(yīng)用。該層狀四氧化三鈷材料包括多個疏松層及多個致密層，所述疏松層與所述致密層由內(nèi)到外交疊設(shè)置，所述疏松層位于中心，所述致密層位于最外層，所述疏松層的密度小于所述致密層的密度。本申請中提供的層狀四氧化三鈷材料具有規(guī)則的形貌，且內(nèi)部為多層疏松、致密相間的層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有序且形貌均一，將其用于制備鋰離子電池，能夠提升電池材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種層狀四氧化三鈷材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺、環(huán)境保護、碳達峰、碳中和等世界性問題受到越來越多的關(guān)注，清潔可再生能源的利用成為未來的發(fā)展趨勢。

鈷酸鋰正極材料因具備高電壓、高功率和穩(wěn)定的循環(huán)性能被廣泛應(yīng)用在3C、電動汽車、電動工具、儲能和可穿戴電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。鈷酸鋰通常是以碳酸鋰和四氧化三鈷為原料，采用高溫固相法制備得到；其中，四氧化三鈷作為鈷酸鋰正極材料的前驅(qū)體，其粒度、一致性、表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對鈷酸鋰正極材料的性能具有重要的影響。如四氧化三鈷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠影響鈷酸鋰一次顆粒的發(fā)育，進而影響鋰離子電池的循環(huán)性能，因此控制四氧化三鈷內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用共沉淀法結(jié)合煅燒，以制備得到具有納米結(jié)構(gòu)的四氧化三鈷材料。但是制備得到的納米結(jié)構(gòu)材料通常尺寸較小且結(jié)構(gòu)疏松，因而密度低，不利于電池材料的循環(huán)穩(wěn)定性能，降低電池的能量密度。專利CN110078132A中公開了一種間歇性包覆制備摻雜四氧化三鈷的方法，通過控制共沉淀過程中鈷鹽的梯度加入，制備得到四氧化三鈷材料中鋁的摻雜分布均勻，結(jié)構(gòu)致密；所制備得到的大粒度四氧化三鈷的激光粒度D50為17～19μm，小粒度四氧化三鈷的激光粒度D50為3～5μm。但從其掃描電鏡圖中可以看出，所制備得到的四氧化三鈷材料形狀不規(guī)則，且表面具有許多大孔，外部結(jié)構(gòu)不均勻，振實密度僅為2.0g/cm³左右，這均不利于提升鈷酸鋰正極材料的循環(huán)性能。

因此，開發(fā)出一種形貌規(guī)則，內(nèi)外結(jié)構(gòu)均勻且可調(diào)控的四氧化三鈷材料具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N層狀四氧化三鈷材料。

本申請的另一目的在于提供一種層狀四氧化三鈷材料的制備方法。

本申請的另一目的在于提供上述層狀四氧化三鈷材料在制備鋰離子電池中的應(yīng)用。

本申請?zhí)峁┮环N層狀四氧化三鈷材料，包括多個疏松層及多個致密層，所述疏松層與所述致密層由內(nèi)到外交疊設(shè)置，所述疏松層位于中心，所述致密層位于最外層，所述疏松層的密度小于所述致密層的密度。

本申請還提供上述層狀四氧化三鈷材料的制備方法。

上述層狀四氧化三鈷材料在制備鋰離子電池中的應(yīng)用也在本申請的保護范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果是：

本申請中提供的層狀四氧化三鈷材料內(nèi)部為多層疏松、致密相間的層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有序且形貌均一，將其用于制備鋰離子電池，能夠提升電池材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。

附圖說明

圖1為實施例中制備的層狀四氧化三鈷材料的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：1-第一疏松層，2-第一致密層，3-第二疏松層，4-第二致密層；

圖2為實施例中制備的層狀四氧化三鈷材料的SEM圖。

圖3為實施例1中制備的層狀四氧化三鈷材料的橫截面SEM圖。

圖4為對比例1中制備的四氧化三鈷材料的橫截面SEM圖。

主要元件符號說明

第一疏松層?1

第一致密層?2