[發明專利]包覆改性的鈷酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310404650.1
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116314827A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 廖達前;王斌;曾文賽;朱健;黃承煥;周友元
• 申請（專利權）人: 湖南長遠鋰科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;C01F17/10;C01F17/36;C01G51/00;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙辰齊知壹知識產權代理事務所(普通合伙) 43290
• 代理人: 李瓊芳

1.一種包覆改性的鈷酸鋰正極材料，其特征在于，包括鈷酸鋰基體以及包覆在鈷酸鋰基體表面的納米摻雜氟化物材料。

2.如權利要求1所述的包覆改性的鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述納米摻雜氟化物材料的化學通式為LiM¹_0.03M²_xR_0.97-xF₄，其中，R為稀土元素La、Nd、Gd和Y中的至少一種，M¹、M²選自除R外的其他稀土元素中的至少一種，x＝0.01～0.05。

3.如權利要求1或2所述的包覆改性的鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述納米摻雜氟化物材料的尺寸為30～500?nm；所述納米摻雜氟化物材料的質量為鈷酸鋰基體質量的0.03%~2.0%。

4.如權利要求1所述的包覆改性的鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述鈷酸鋰基體的粒徑D50為14.5~19.5μm。

5.如權利要求1或4所述的包覆改性的鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述鈷酸鋰基體為摻雜的鈷酸鋰材料。

6.一種包覆改性的鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將鋰源和氟源在水中混合均勻，得到混合物料A；將R源和M¹源、M²源在水中混合均勻，加入絡合劑，得到混合物料B；將混合物料A和混合物料B混合，形成混合物料C；將鈷酸鋰正極材料加入水中，得到混合物料D；將混合物料D加入混合物料C中，形成混合物料E；

（2）采用機械攪拌裝置對混合物料E進行分散；分散結束后，混合物料E進行原位化學反應，得到混合物料F；

（3）采用機械攪拌和鼓風攪拌混合物料F，同時加熱蒸干混合物料F中的水，形成干燥粉末；

（4）將步驟（3）獲得的干燥粉末加入機械融合機中進行高速機械融合，形成包覆物前驅體；

（5）將步驟（4）獲得的包覆物前驅體在空氣氣氛下進行分段燒結，然后隨爐自然冷卻，得到納米摻雜氟化物材料包覆的鈷酸鋰正極材料。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述鋰源為三氟乙酸鋰，所述R源為三氟乙酸鑭、三氟乙酸釹、三氟乙酸釓和三氟乙酸釔中的至少一種，所述M¹源為三氟乙酸鐠，所述M²源為三氟乙酸鈰，所述氟源為氟化銨和氟化氫銨中的至少一種；所述混合物料A的固液質量比為（5～8）:?100，所述混合物料B的固液質量比為（5～10）:?100。

8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述絡合劑采用聚丙烯酸；所述絡合劑的添加質量為鈷酸鋰基體質量的0.05%～0.4%。

9.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，采用機械攪拌裝置對混合物料E進行分散時的溫度為50~80℃、分散時間為0.5~4.0h；所述原位化學反應的溫度為45~95℃、時間為4~24h；所述加熱蒸干混合物料F的溫度為80~120℃；所述機械攪拌和鼓風分散時間為2~20h；所述機械融合機的線速度為41~60m/s，融合時間為5~19min。

10.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述分段燒結的具體過程為：將包覆物前驅體先進行預燒處理，然后將所得的產物進行研磨、干燥，最后再進行二次燒結；所述預燒處理是先升溫到200℃～400℃，保溫2h～10h，隨爐自然冷卻；所述二次燒結的工藝條件為先升溫到600℃～1000℃，保溫6h～20h，隨爐自然冷卻。