[發明專利]一種大粒度單晶鈷酸鋰正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202310182886.5
• 申請日: 2023-03-01
• 公開（公告）號: CN115947382B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 粟浩宇;張晉江;馮榮標;簡健明;趙靖弘;梁小婷;司徒健文;劉澤華;范江;萬國江
• 申請（專利權）人: 江門市科恒實業股份有限公司
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市科豐知識產權代理事務所(普通合伙) 44467
• 代理人: 羅嘯秋

1.一種大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：摻雜，將鈷源A、鈷源B、鋰源、MgF₂、CaF₂混合得到一次混合物料；

步驟2：一次燒結，將步驟1制得的一次混合物料燒結，燒結后粉碎、過篩，得到一次粉碎物料；

步驟3：包覆，將步驟2得到的一次粉碎物料與包覆物A、包覆元素B和包覆元素C進行混合，得到二次混合物料；

步驟4：二次燒結，將步驟3得到的二次混合物料進行二次燒結，粉碎、分級、除磁和過篩后，得到大粒度單晶鈷酸鋰正極材料；

所述包覆物A為Co(OH)₂、CoOOH中的至少一種；

包覆元素B為元素Al、Ti、W中的至少一種；

包覆元素C為元素Y、La、Ce中的至少一種；

所述MgF₂的加入量為一次混合物料的0.1～1wt%；

所述CaF₂的加入量為一次混合物料的0.01～0.06wt%；

所述鈷源A的粒徑為D50=14～16μm；

所述鈷源B的粒徑為D50=3～6μm。

2.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述MgF₂的加入量為一次混合物料的0.2～0.4wt%；

所述CaF₂的加入量為一次混合物料的0.01～0.03wt%。

3.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述鈷源A與鈷源B的質量比為0.7～0.95：0.05～0.3；

所述大粒度單晶鈷酸鋰正極材料中鋰元素與鈷元素物質的量之比為1.03～1.06：1。

4.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，一次燒結具體為：將步驟1制得的一次混合物料在空氣氣氛中，一次混合料從室溫升至600～800℃，并恒溫2～5h，恒溫結束后升溫至950～1100℃，恒溫5～10h，恒溫結束后自然冷卻，得到鈷酸鋰正極材料的一次燒結物料。

5.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述鈷源A選自四氧化三鈷、羥基氧化鈷、碳酸鈷、氯化鈷中的至少一種；

所述鈷源B選自四氧化三鈷、氫氧化鈷、硫酸鈷、磷化鈷中的至少一種；

所述鋰源選自碳酸鋰、氫氧化鋰、氟化鋰、硝酸鋰中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述包覆物A的加入量為一次粉碎物料的2～6wt%；

包覆元素B的加入量為一次粉碎物料的0.05wt%～0.2wt%；

包覆元素C的加入量為一次粉碎物料的0.05wt%～0.1wt%。

7.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，?步驟1中還包括摻雜元素，所述摻雜元素選自Al、Nb、Si中的至少一種；所述摻雜元素的加入量為一次混合物料的0.05～0.2wt%。

8.根據權利要求1所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4具體為：將步驟3制得的二次混合物料在空氣氣氛條件下，從室溫升至900～980℃，并恒溫6～15h，恒溫結束后自然冷卻至室溫，得到二次燒結物料，對二次燒結物料進行粉碎、分級、除磁和過篩，得到大粒度單晶鈷酸鋰正極材料。

9.一種大粒度單晶鈷酸鋰正極材料，其特征在于，采用如權利要求1～8任一所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料的制備方法制得，且粒徑不低于20.5μm。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，包含正極、負極、隔膜、電解液，其中，所述正極中所使用的活性材料為如權利要求9所述的大粒度單晶鈷酸鋰正極材料。