[发明专利]一种球形钴酸锂颗粒的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂化球形四氧化三钴颗粒的制备方法，其制备步骤包括：(1)球形碳酸钴颗粒的制备；(2)球形四氧化三钴颗粒的制备；(2)球形碳酸锂包裹四氧化三钴核壳结构颗粒的制备；(3)球形钴酸锂颗粒的制备。本发明提供的锂化球形四氧化三钴颗粒的制备方法操作简单，绿色环保，成本低廉，可控性高，保护了四氧化三钴颗粒模板的微观形貌，让最终制得的钴酸锂颗粒完全继承了球形这种特殊形貌；本发明另一个优势是巧妙地利用了碳酸锂不溶于无水乙醇这一特点，过量的无水乙醇使得碳酸锂水解完全朝着反应逆方向进行，从而精确控制碳酸锂的沉积量，使得制得的钴酸锂颗粒物性保持稳定，同时，完全避免了使用铵盐所造成的空气污染的问题。

技术领域

本发明涉及一种四氧化三钴颗粒的制备方法，特别是涉及一种球形四氧化三钴颗粒的制备方法。

背景技术

钴酸锂作为锂离子电池领域最具吸引力的正极材料之一，由于其具有优异的循环稳定性，较长的循环寿命，较高的电化学电位以及制备方法简单等特点，已经在该领域得到了广泛的应用。到目前为止，人类对钴酸锂的研究已经持续了数十年之久，同时也主要被作为商用电子设备的储能材料。虽然其具有价格昂贵，高毒性等不良弊端，但钴酸锂依然在正极材料市场中扮演着重要角色。着眼当下，人们对钴酸锂的研究热情并未消退，一系列围绕着钴酸锂的研究正被积极地展开着。

对于正极材料微观粒子的形貌控制在提高材料堆积密度方面扮演者重要角色。不规则形貌的储能粒子更容易引起颗粒间的团聚，这样将会导致颗粒间孔穴的增多，从而在很大程度上限制了粒子的流动性。相反，拥有特殊形貌的粒子则具有相对更高的堆积密度和体积比容量的优势。

例如，中国厦门大学发表的学术论文BiheWu,JingWang,JiyangLi,WeiqingLin,HuiningHu,FengWang,ShiyongZhao,ChaolunGan,Jinbao Zhao*，MorphologycontrollablesynthesisandelectrochemicalperformanceofLiCoO2forlithium-ionbatteries，ElectrochimicaActa209(2016)315–322(文献1)所采用的混合球形四氧化三钴颗粒和碳酸锂的方法是采用固相法直接将其与固相碳酸锂粉末混合研磨，最后将混合粉末高温煅烧完成锂化过程，制得球形钴酸锂颗粒。

中国清华大学发表的学术论文JierongYing*,ChangyinJiang,Chunrong Wan，Preparationandcharacterizationofhigh-densitysphericalLiCoO2cathodematerialforlithiumionbatteries，J.PowerSources129(2004)264–269(文献2)中为了均匀混合碳酸锂和球形氢氧化钴颗粒，所采用方法是“控制结晶法”，具体实施方法是根据反应：2LiOH·H₂O+NH₄HCO₃＝Li₂CO₃↓+NH₄OH+3H₂O让碳酸锂均匀结晶在球形氢氧化钴颗粒表面，最后将复合粉末高温煅烧完成锂化过程，制得球形钴酸锂颗粒。

然而在这些学术论文中描述的技术中，要么在混合过程中破坏了颗粒的微观形貌，要么就是没有考虑碳酸锂溶解度，导致实际结晶的碳酸锂的量无法控制。最终的煅烧锂化过程中对钴酸锂的性能产生影响。