[发明专利]一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电压正极材料的制备方法，特别涉及一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO₂)，是目前锂离子蓄电池商业化最主要的正极材料。钴酸锂主要用于3C(手机、电脑、消费电子产品)市场，随着人们使用要求的提高，使用钴酸锂作为正极材料的电池正在向轻薄化、高能量密度方向发展，对于提高电池能量密度方面而言，提高单位质量电池正极材料的密度，即在同等重量下，提高钴酸锂充放电电压，是非常有效的一种方法。为了实现这一目标，很多厂家多采用异丙醇铝材料液相包覆的方法，但此方法工艺复杂，在高电压4.5V时，循环性能改善不明显，在更高电压4.6V时，循环性能差，其性能并没有得到改善。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法，主要通过对钴酸锂的掺杂-表处-表面改性，同时兼顾电化学性能发挥和安全性能等方面，有效地提高了钴酸锂的充放电电压，有利于促进钴酸锂正极材料电池向轻薄化和高能量密度方面的发展，更好地满足了3C市场(手机、电脑、消费电子产品)对钴酸锂正极材料进一步的技术要求和使用需要，具有明显提高钴酸锂充放电电压、提高钴酸锂容量、循环寿命长等优点，特别是具有所需生产设备简单、生产工艺条件转变简单的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将碳酸锂、四氧化三钴和掺杂物M的氧化物按Li：Co：M＝(1.01～1.08)：1：(0.001～0.01)的摩尔比混合均匀形成混合粉末，M可以是TiO2、ZrO2、MgO的一种或几种混合物，将混合粉末在空气氛围的烧成炉进行烧结，保温温度为900～1100℃，保温时间为5～20hr，烧结后随炉冷却；烧结品进行粉碎，最后过300目筛，得到掺杂M元素的钴酸锂基体A；

步骤二，在步骤一中得到的钴酸锂基体A中按重量百分比加入表面处理剂TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO或MgCO3，加入量为钴酸锂基体A总量的0.01％～0.1％，混合均匀后在空气氛围的烧成炉进行烧结，保温温度为700～900℃，保温时间为5～20hr，烧结后随炉冷却；烧结品进行粉碎，最后过300目筛，得到包覆-掺杂型钴酸锂半成品B；

步骤三，在步骤二中得到的钴酸锂半成品B中按重量百分比加入表面处理剂TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO或MgCO3，加入量为半成品B总量的0.01～0.2％，混合均匀，将混合粉末在空气氛围的烧成炉进行烧结，保温温度为900～1100℃，保温时间为5～20hr，烧结后随炉冷却；烧结品进行粉碎，最后过500目筛；所得过筛品为最终产品。

本发明所制备的产品经过三次掺杂烧成，其物性指标为：中心粒度分布在10μm～15μm之间，比表面积0.1m²/g-0.3m²/g；对金属锂负极进行半电池测试，电化学性能:在3-4.5V充放电,首次容量达到200mAh/g，50次循环保持率90％以上；在3-4.6V充放电：首次容量达到240mAh/g，50次循环保持率80％以上；步骤一所述的掺杂物M可以是TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO的一种或几种混合物。步骤二三所述的表面处理剂M可以是TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、MgCO3的一种或几种混合物。

步骤一二和三中烧结过程的升温速度为2.5～6℃/min。

采用本发明生产制备的高电压钴酸锂工艺简单、稳定、易操作，在高电压充放电时，产品容量高、循环性能优秀且安全性能良好，适于产业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将碳酸锂、四氧化三钴和掺杂物M的氧化物按Li：Co：M＝(1.01～1.08)：1：(0.001～0.01)的摩尔比混合均匀形成混合粉末，M可以是TiO2、ZrO2、MgO的一种或几种混合物，将混合粉末在空气氛围的烧成炉进行烧结，保温温度为900～1100℃，保温时间为5～20hr，烧结后随炉冷却；烧结品进行粉碎，最后过300目筛，得到掺杂M元素的钴酸锂基体A；