[发明专利]一种高能量密度型钴酸锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高能量密度型钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将Ni元素掺杂至钴源中，然后与锂源和掺杂元素M的化合物按比例混合，经球磨、烧结、粉碎、过筛后得到一次钴酸锂颗粒；其中所述掺杂元素M为Mn、Mg、Al、Ti、Zr中的至少一种；

(2)将所得一次钴酸锂颗粒与锂源、掺杂元素N的化合物、氟源、磷酸盐和五氧化二钒按比例溶于去离子水中，再加入一定量的柠檬酸，充分反应后，蒸出多余水分形成溶胶；其中所述掺杂元素N为Mg、Al、Ce中的至少一种；

(3)将所得溶胶烘干形成凝胶，然后将凝胶研细后，置于辊道炉中烧结得到半成品材料；

(4)将所述半成品材料经过弱粉碎和过筛，得到高能量密度型钴酸锂正极材料。

2.如权利要求1所述高能量密度型钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，一次钴酸锂颗粒与锂源、掺杂元素N的化合物、氟源、磷酸盐、五氧化二钒和柠檬酸的反应温度为80℃，且充分搅拌，使溶液混合均匀且反应充分进行；步骤(3)中，所得溶胶在100℃～150℃下烘干形成凝胶，然后将凝胶研细后，置于辊道炉中，在600℃～700℃下烧结得到半成品材料。

3.如权利要求2所述高能量密度型钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述锂源为碳酸锂、氟化锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种或多种混合物；步骤(1)所述钴源为四氧化三钴、羟基钴、氢氧化钴中的一种或多种混合物。

4.如权利要求2所述高能量密度型钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述掺杂元素M的化合物为掺杂元素M的氧化物、氢氧化物、氟化物、碳酸盐、羟基盐、醋酸盐中的一种或多种混合物，步骤(2)中所述掺杂元素N的化合物为掺杂元素N的氟化物、氧化物、氢氧化物中的一种或两种混合物；所述氟源为氟化铵、氟化锂、氟化镁、氟化铝中的一种或多种混合物；所述磷酸盐为磷酸二氢铵。

5.如权利要求1-4任一项所述高能量密度型钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)得到的一次钴酸锂颗粒为正极材料的基体，基体中Li/(Ni+Co+M)的物质的量比在1.005～1.040之间，步骤(2)中锂源、掺杂元素N的化合物、氟源、磷酸盐、五氧化二钒形成基体表面的包覆层，包覆层中Li：F：PO₄^3-：V的物质的量比为(0.7～1):1:1:1。

6.一种高能量密度型钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高能量密度型钴酸锂正极材料由如所述权利要求1-5任一项所述方法制备得到。

7.如权利要求6所述高能量密度型钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高能量密度型钴酸锂正极材料包括基体和包覆层，基体为Ni元素和M元素掺杂的一次钴酸锂颗粒，基体中Li/(Ni+Co+M)的物质的量比在1.005～1.040之间，包覆层为N元素掺杂的氟磷酸钒锂，其中Li：F：PO₄^3-：V的物质的量比为(0.7～1):1:1:1。

8.如权利要求7所述高能量密度型钴酸锂正极材料，其特征在于，包覆层质量占正极材料总质量的1wt％～5wt％。