[发明专利]一种钴酸锂材料及其制备方法、正极材料

说明书

本发明提供了一种钴酸锂材料及其制备方法、正极材料。一种钴酸锂材料，主要由掺杂有元素M的钴酸锂颗粒以及包覆在其表面的包覆物组成；所述钴酸锂颗粒的分子式为Li_aCo_1‑bM_bO₂，其中，0.95≤a≤1.15，0.003≤b≤0.01，M为Mg、Al、Ti、Zr、Ni、Mn、Cr、Mo、W及稀土元素中的至少一种或多种；所述包覆物选自ZnO或者SnO₂或者两者的混合，重量为所述钴酸锂颗粒的0.5～5wt％，优选1～5wt％，优选2～5wt％，优选2～4wt％。所述的钴酸锂材料解决了现有材料高压下倍率性和循环性能差的问题。

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其是涉及一种钴酸锂材料及其制备方法、正极材料。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、寿命长、重量轻、无记忆效应、绿色环保等特点，已经广泛应用于各种类型设备的电源中，在电动汽车、大型储能设备、电动工具、数码设备等领域具有重要作用。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，是影响锂离子电池性能最重要的因素之一，研究和开发更高性能的正极材料是目前改善锂电池性能的有效途径和关键所在。钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元等是常用的商品化正极材料，而层状钴酸锂由于其高电压、放电电压稳定、比能量高等优点，是最为广泛应用的正极材料。

随着应用范围的不断扩大，对锂离子电池的要求不断更新和细化，也就催生出对不同功能性正极材料的需求。比如在兴起的车模、航模、电子烟、动力型汽车、极寒地区汽车启动电源、快充电源等领域，锂离子电池作为这些设备的电源，需要经常进行持续的大电流放电来满足设备的需求。因此，对锂电池的倍率性能要求很高，也就迫切要求正极材料的倍率性能持续提高，特别是截止电压高于4.2V时的倍率特性。

钴酸锂作为目前使用量最大的正极材料，生产工艺极其成熟。当其粒径变大时，倍率放电性能较差，当粒径变小时，颗粒与颗粒之间接触紧密，且锂离子在颗粒内部迁移时阻力小，电池阻抗小，故倍率充放电性能优异。但是，钴酸锂存在一定的缺点：一方面，由于固有的化学性能限制，钴酸锂在截止电压高于4.35V时会发生相变出现破坏的现象，导致高压下的倍率放电性能降低；另一方面，常规钴酸锂的粒径小，比表面积较大，与电解液的接触面积大，容易与电解液间发生副反应，导致电池的循环性能下降。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钴酸锂材料，所述的钴酸锂材料解决了现有材料高压下倍率性和循环性能差的问题。

本发明的第二目的在于提供上述钴酸锂材料的制备方法，所述的制备方法流程简单，对现有材料制作工艺的调整小，更易推广。

本发明的第三目的在于提供一种正极材料，所述正极材料相比现有材料在高压工况下具有显著优势。

为了解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种钴酸锂材料，主要由掺杂有元素M的钴酸锂颗粒以及包覆在其表面的包覆物组成；

所述钴酸锂颗粒的分子式为Li_aCo_1-bM_bO₂，其中，0.95≤a≤1.15，0.003≤b≤0.01，M为Mg、Al、Ti、Zr、Ni、Mn、Cr、Mo、W及稀土元素中的至少一种或多种；

所述包覆物选自ZnO或者SnO₂或者两者的混合，重量为所述钴酸锂颗粒的0.5～5wt％，优选1～5wt％，优选2～5wt％，优选2～4wt％。