[发明专利]一种表面改性的锂离子电池正极材料钴酸锂材料及其改性方法

说明书

背景技术

本发明涉及一种表面改性的锂离子电池正极材料钴酸锂及其改性方法。

技术领域

钴酸锂作为锂离子电池正极材料，具有比容量高，性能稳定和制备工艺简单 已经被广泛用于锂离子电池正极材料的活性物质。由于钴酸锂在空气中的吸水性 比较强，特别容易碱化，抑制了钴酸锂在有机溶剂混合调浆时的流动性。如何有 效地提高钴酸锂加工性能，降低材料的比表面积等问题，是本领域的技术人员所 需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种表面改性锂离子电池正极材料钴酸锂及改性方 法，改善了钴酸锂一次粒子的粒度，可降低钴酸锂的比表面积，降低了生产成本。 改善了钴酸锂的吸水性能，所得产品加工性能好。

本发明的材料是在锂离子电池正极材料钴酸锂表面包覆一层碳酸钙。

一种锂离子电池正极材料钴酸锂的表面改性方法，包括以下步骤，按LI∶Co 的摩尔质量比为1.038分别称取锂盐和钴盐；在球磨机中先加入锂盐，再加入包 覆物质碳酸钙，然后加入钴盐，最后加入工业酒精，进行球磨；球磨后的物料经 真空干燥后，接着进行首次烧成；烧成后的物料在破碎、粉碎后，用去杂质水水 洗，二次烧成；分散处理即得。

本发明在球磨过程中，掺入碳酸钙，使钴酸锂表面包覆一层碳酸钙，可有效 地提高钴酸锂的电化学性能。

本发明采用的碳酸钙是轻质碳酸钙。

所述的轻质碳酸钙平均粒径40～200nm，白度≥90％，比表面积27～31m²/g， CaCO₃，≥97％。

碳酸钙中所含氧化钙和钴盐中所含钴质量比为0.0062～0.0065。

球磨时间优选为90±5分钟。

酒精与钴盐、锂盐和碳酸钙优选的液固体积比为5～10∶1。

所述的烧成是在全自动推板窑炉中进行，热处理气氛为空气。

本发明优选的烧成方式为：

首次烧成是在20M全自动推板窑中进行，首次烧成分为11个温区，制备钴 酸锂主温区为6-10温区，主温区温度1030度，推板速度10mm/min。

二次烧成是在20M全自动推板窑中进行，二次烧成温度为300度，推板速 度40mm/min。

真空干燥时间为45～70分钟，真空度《-0.065Mpa。

分散处理时间为高速5min，低速10min。

所用锂盐为碳酸锂，钴盐为四氧化三钴；水洗过程用水为去离子水。其中 四氧化三钴性与碳酸锂均为电池级。

本发明的钴酸锂表面包覆一层碳酸钙材料，其优点是：

(1)可以调节钴酸锂一次粒子的大小，降低了钴酸锂粉体材料的比表面 积。增大了钴酸锂的比容量。

(2)表面的碳酸锂包覆层有效的改善了钴酸锂的吸水性，降低了钴酸锂中 LiOH的含量。改善了钴酸锂的加工性能。

(3)由于钴酸锂包覆了一层碳酸钙粒子，大大的减少了水洗过程中钴酸锂 中所含Li2O的碱化作用。

本发明具体的实施方式为：

1.配料。本发明使用金川所提供的Co₃O₄，四川射洪所提供的Li₂CO₃。 LI∶Co＝1.038(摩尔质量比)。

2.球磨干燥。在立式球磨机中先加入Li₂CO₃，再加入包覆物CaCO₃，然后 加入Co₃O₄。最后加入酒精(52％甲醇+48％乙醇)，进行球磨。球磨后的物料直接 利用真空泵抽到真空干燥机进行干燥。其中所述球磨机为上海华岩石仪器设备有 限公司的QMJ200立式球磨机。CaCO₃中所含氧化钙和Co₃O₄中所含钴质量比为 0.0064.混合物球磨料为150分钟。液固体积比为5～10∶1(酒精与钴盐，锂盐， 碳酸钙体积比)

真空干燥时间为45～70分钟，真空度《-0.065Mpa

3.干燥后的物料放置24小时投入全自动推板窑炉中进行烧成。热处理气氛 为空气。推板速度10mm/min。使用烧成窑炉为20M全自动推板窑。分为11个 温度。本发明所制钴酸锂主温区为6-10温区。主温区温度1030度。