[發明專利]一種Al、Co、Li共包覆高電壓用鈷酸鋰材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210035855.2
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114050270A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 裴東;李文升;許國峰;劉攀;周雙雙
• 申請（專利權）人: 天津藍天太陽科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 天津垠坤知識產權代理有限公司 12248
• 代理人: 于德江;江潔

本發明提供了一種Al、Co、Li共包覆高電壓用鈷酸鋰材料的制備方法，尤其涉及蓄電池領域。步驟包括稱取Co₃O₄前驅體；根據Co₃O₄前驅體中Co的金屬含量按照一定比例稱取鋰源化合物，并配以一定量的摻雜元素化合物；將Co₃O₄前驅體、鋰源化合物和摻雜元素化合物混合，在空氣氣氛下進行高溫固相燒結；稱取一定量的高電壓鈷酸鋰基體材料，并配以一定比例的Al源、Co源和Li源化合物，混合均勻后在空氣氣氛下進行二次高溫固相燒結。此方法可同時生成LiAlO₂、LiCoO₂高離子電導率層和Co₃O₄惰性層，并通過包覆時補入的Li源來控制高離子電導率層和惰性層的比例，可在不犧牲容量的前提下穩定材料的表面結構，顯著改善鈷酸鋰材料在4.5V高電壓下的循環穩定性。

技術領域

本發明涉及蓄電池領域的裝置，尤其涉及一種Al、Co、Li共包覆高電壓用鈷酸鋰材料的制備方法。

背景技術

3C 鋰電池領域是鈷酸鋰的主要應用市場，隨著5G商用化加速以及新型電子產品的不斷涌現，智能手機、平板電腦及新型消費電子產品的輕薄化、長待機需求，對電池材料的能量密度要求進一步提升，具備高電壓、高壓實特點的鈷酸鋰正極材料市場應用將進一步增多。在行業目前技術水平下，提升鈷酸鋰能量密度的最可行方式就是提高其充電電壓。然而隨著充電電壓的提高，鈷酸鋰材料會逐漸出現不可逆結構相變、表界面穩定性下降、安全性能下降等問題，限制了其實際應用。

表面包覆能夠有效提升鈷酸鋰材料在高電壓下的穩定性，但是常規用于包覆的氟化物、磷酸鹽、氧化物等類型的材料自身電子導電性較差，因此包覆后會對材料的容量產生一定的影響。

中國專利公開號CN103390748A公開了一種氧化鋁包覆鈷酸鋰正極材料的制備方法，該方法可在鈷酸鋰材料表面形成Al₂O₃惰性層，抑制電解液對正極材料的侵蝕，提高了材料的循環性能，原料成分和產物配方容易控制，適宜于大批量規模化生產，但是Al₂O₃惰性層存在著離子電導率低和界面阻抗大等不足，這會在一定程度上影響鈷酸鋰材料容量的發揮。

中國專利公開號CN110165163A采用Co-Al活性材料包覆鎳鈷鋁三元層狀正極材料，此方法在NCA三元材料外層包覆一層具有電化學活性的Li-Co-AlO₂，不會影響材料容量，且Co-Al鋰化物具有更加穩定的晶格結構，對材料循環穩定性有積極的作用。但是Co-Al活性材料的包覆使用液相法，過程復雜，增加材料的生產成本，不易實現工業化應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Al、Co、Li共包覆高電壓用鈷酸鋰材料的制備方法，以解決上述背景技術提出的問題。本發明提供的諸多技術方案中的優選技術方案所能產生的諸多技術效果詳見下文闡述。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供的一種Al、Co、Li共包覆高電壓用鈷酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：稱取Co₃O₄前驅體；

步驟2：根據Co₃O₄前驅體中Co的金屬含量按照一定比例稱取鋰源化合物，并配以一定量的摻雜元素化合物；

步驟3：將稱取好的Co₃O₄前驅體、鋰源化合物和摻雜元素化合物加入高速混料機中混合，在空氣氣氛下進行高溫固相燒結得到4.5V高電壓鈷酸鋰一燒物料；

步驟4：將4.5V高電壓鈷酸鋰一燒物料破碎成一定粒度大小的4.5V高電壓鈷酸鋰基體材料；