[发明专利]一种锂离子电池高电压钴酸锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池高电压钴酸锂正极材料的制备方法，该正极材料由掺杂型钴酸锂基体及其表面的包覆物组成，所述掺杂型钴酸锂基体的通式为Li_xCo_1-yM_yO_2-zN_z，其中0.90≤x≤1.10，0.01≤y≤0.10，0.01≤z≤0.10，M为稀土元素，N为卤素元素；所述包覆物的通式为LiNi_x’Co_y’Al_z’O₂，其中0.5≤x’≤1.0，y’＝0.1、0.15或0.2，0.05≤z’≤0.20，x’+y’+z’＝1；所述包覆物中Ni、Co、Al的总重量为掺杂型钴酸锂基体重量的0.1wt％～1.0wt％；所述M选自La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种，所述N选自F、Cl、Br中的至少一种；所述的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照Li_xCo_1-yM_yO_2-zN_z的化学计量比，将钴源、锂源、含元素M的掺杂剂及含元素N的掺杂剂混合均匀，然后进行一次烧结，一次烧结的烧结温度为700℃～1500℃，烧结时间为4h～30h，得到掺杂型钴酸锂基体材料；

(2)按照摩尔比Ni:Co:Al＝x’:y’:z’，将铝盐、镍盐和钴盐加入到去离子水中进行混合，然后加入络合剂搅拌混合均匀，再加入步骤(1)得到的掺杂型钴酸锂基体材料和沉淀剂进行共沉淀反应，共沉淀反应的pH值为11.0～12.0，共沉淀反应的温度为30℃～60℃，反应时间为10h～15h，搅拌至反应完成后进行过滤、洗涤、干燥，得到表面包覆有Ni_x’Co_y’Al_z’(OH)₂的钴酸锂正极材料前驱体；所述铝盐、镍盐和钴盐加入到去离子水中混合后，溶液中Ni、Co、Al离子的总浓度为75g/L～130g/L，所述掺杂型钴酸锂基体材料与铝盐、镍盐、钴盐的混合水溶液的质量比为1:1～1:10，所述络合剂的浓度为2mol/L～11mol/L，所述沉淀剂的浓度为5g/L～25g/L；

(3)按照LiNi_x’Co_y’Al_z’O₂的化学计量比，将步骤(2)得到的钴酸锂正极材料前驱体与锂源混合均匀，然后进行二次烧结，二次烧结的烧结温度为500℃～1000℃，烧结时间为5h～20h，即得到锂离子电池高电压钴酸锂正极材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述钴源选自四氧化三钴、羟基氧化钴、氢氧化钴、碳酸钴、草酸钴和氧化钴中的至少一种，含元素M的掺杂剂选自M的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、草酸盐中的至少一种，含元素N的掺杂剂选自F、Cl、Br的锂盐、铵盐中的至少一种；所述步骤(1)和步骤(3)中，所述锂源选自为氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂中的至少一种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述铝盐、镍盐、钴盐选自硫酸盐、氯化物、硝酸盐中的至少一种；所述络合剂选自氨水、碳酸氢氨、硫酸铵、碳酸铵、柠檬酸、乙二胺四二酸二钠中的至少一种水溶液；所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种水溶液。