[发明专利]一种锂离子电池用大颗粒单晶钴酸锂及其阳离子掺杂的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池用大颗粒单晶钴酸锂及其阳离子掺杂的制备方法，将前驱体Co(OH)₂或阳离子掺杂的前驱体[Co_1‑xM_x](OH)₂，与锂源混合，烧结形成尖晶石相Li_2y[Co_1‑xM_x]₂O₄小颗粒单晶，将小颗粒单晶与尖晶石相Co₃O₄混合烧结，该烧结过程可促进上述两种尖晶石相颗粒间融合，制备尖晶石相Li_2y‑2m[Co_1‑x+nM_x‑n]₂O₄大颗粒单晶，最后补充锂源，继续烧结即可制备阳离子掺杂的大颗粒单晶钴酸锂。阳离子掺杂或共掺杂可有效抑制钴酸锂高电压下六方相向单斜相的转变，形成大颗粒单晶可降低钴酸锂高电压下电极/电解液间副反应，进而提高钴酸锂的放电比容量和结构稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料技术领域，特别涉及一种大颗粒单晶钴酸锂及其阳离子掺杂的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的一些理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

锂离子电池具有高能量密度、长寿命、无记忆效应等优势，已广泛应用到“3C”便携式电子设备，并逐步向电动工具及汽车、高效储能系统拓展。锂离子电池基本结构包括正负电极、隔膜和电解质，通常认为正极材料性能(电压、容量、结构稳定性、振实密度等)是决定电池能量密度、使用寿命、安全和成本的关键因素。目前正极材料主要包括层状相Li_1+zM_1-zO₂(M＝Ni、Co、Mn等，z≥0)、尖晶石相LiM₂O₄(M＝Ni、Mn等)以及橄榄石相LiMXO₄(M＝Fe、Mn等，X＝P、Si)，其中层状LiCoO₂具有高工作电压、放电平台平稳、高压实密度、合成简单等优势，是最早商业化且目前应用最广泛的锂离子电池正极材料。

尽管层状LiCoO₂正极材料理论比容量高达274mAh/g，但是当Li_1-xCoO₂中Li⁺的脱出量x0.5时会发生六方相向单斜相的不可逆转变，造成放电容量的急剧衰减，限制了LiCoO₂实用比容量的提高。然而面对便携式电子设备对锂离子电池性能日益增长的需求，如何有效地提高LiCoO₂高电压下结构稳定性是当前重中之重。

发明内容