[发明专利]一种高电压钴酸锂材料及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 202010442120.2 申请日: 2020-05-22
公开(公告)号: CN111620384B 公开(公告)日: 2022-10-18
发明(设计)人: 李玲;阮丁山;毛林林;李斌;方庆城;徐振鹏;李长东 申请(专利权)人: 广东邦普循环科技有限公司;湖南邦普循环科技有限公司;湖南邦普汽车循环有限公司
主分类号: H01M4/525 分类号: H01M4/525
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 薛建强
地址: 528100 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 电压 钴酸锂 材料 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明公开了一种高电压钴酸锂材料,主要由以下原料反应制得:钴源、锂源、添加剂、包覆剂A和包覆剂B;所述包覆剂A为Al、Ti、Co、Mg、Sn的纳米级氧化物、纳米级氢氧化物或盐中的至少一种;所述包覆剂B为硼酸、四硼酸锂、氧化硼、磷酸硼、二硼化钛或偏硼酸钛中的至少一种;所述锂源和钴源的质量比为(1.03‑1.07):1.00。本发明制备所得的高电压钴酸锂材料具有高容量和优异循环性能,可用于制备锂电池正极材料。

技术领域

本发明属于电池材料领域,具体涉及一种高电压钴酸锂材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着小型消费类电子产品如手机、电脑以及智能穿戴、无人机航拍、启动电源等领域的快速发展,对锂离子电池的比能量有了更高的要求。研究者发现通过提升材料的充电截止电压可以提升比容量,因此迫切要求开发更高电压的钴酸锂材料。然而,随着充电电压提高,会有更多的锂离子从钴酸锂晶格中脱出。高电压下(充电电压>4.4V),锂离子脱出量>50%,会引起结构的不稳定,导致内部结构坍塌;同时也会加速副反应的进行,从而加快材料的容量衰减,影响了高电压钴酸锂材料的应用。

针对高电压钴酸锂材料存在的问题,研究者做了大量的科研工作发现元素掺杂和表面包覆是目前有效的改善手段。颗粒表面的锂离子传输路径最短最容易脱出,因此颗粒表面的结构也最容易破坏。为了稳定材料表面结构,一般会增加表面包覆量或者表面进行惰性氧化物包覆,其会增加锂离子嵌入和脱出的阻力,阻碍电性能发挥。

为解决上述问题,本发明研发了一种具有高容量和优异循环性能的高电压钴酸锂材料及其制备方法和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压钴酸锂材料及其制备方法和应用,所述钴酸锂材料在高电压(4.5V以上)下,具有高容量和优异循环性能。

为了实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

一种高电压钴酸锂材料,主要由以下原料反应制得:钴源、锂源、添加剂、包覆剂A和包覆剂B;所述包覆剂A为Al、Ti、Co、Mg、Sn的纳米级氧化物、纳米级氢氧化物或盐中的至少一种;所述包覆剂B为硼酸、四硼酸锂、氧化硼、磷酸硼、二硼化钛或偏硼酸钛中的至少一种;所述锂源和钴源的质量比为(1.03-1.07):1.00。

优选地,所述高电压钴酸锂材料的粒径D50为16-18μm;比表面积为0.1-0.2m2/g;振实密度为2-3g/cm3,压实密度为4.18-4.3g/cm3

优选地,所述高电压钴酸锂材料在3.0-4.6V电压范围下,0.5C初始放电容量为206-207mAh/g,50周循环容量保持率为95-97%。

优选地,所述高电压的电压值为4.5V以上。

优选地,所述的高电压钴酸锂材料,主要由以下反应步骤制得:

将钴源、锂源和添加剂混合,再进行第一次烧结,冷却,粉碎,得到钴酸锂A;

将钴酸锂A和包覆剂A混合,再进行第二次烧结,冷却,过筛,得到钴酸锂B;

将钴酸锂B和包覆剂B混合,再进行第三次烧结,冷却,过筛,即得所述高电压钴酸锂材料。

优选地,所述钴源为四氧化三钴、氧化钴、氢氧化钴、碳酸钴或醋酸钴中的至少一种。

更优选地,所述钴源为四氧化三钴。

优选地,所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、氧化锂或硝酸锂中的至少一种。

更优选地,所述锂源为碳酸锂或氢氧化锂中的至少一种。

优选地,所述添加剂为Mg、Al、Ti、Y、Zr、Ce、La的纳米级氧化物、纳米级氢氧化物或盐中的至少一种。

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