[发明专利]一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法及包含其的锂离子电池

说明书

本发明提供的一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，包括：将氢氧化物溶解于磷酸溶液中，反应获得磷酸二氢盐溶液，然后加入钴盐，调节pH为9‑13，进一步反应后，将得到的沉淀物洗涤至中性，烘干，得前驱体；将前驱体、锂源、乙基纤维素溶于有机溶剂中进行球磨，将得到的溶胶状混合物烘干、煅烧得到偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。本发明采用原位聚合方式获得了偏磷酸盐包覆钴酸锂材料，成本低廉，应用于锂离子电池中，可提高电池性能。

技术领域

本发明属于功能材料制备领域，涉及一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法及包含其的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代发展起来的一种新型二次储能电池，由于具有高能量、长寿命、低消耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，被广泛应用于电子领域。而制约锂离子电池工业化推广的瓶颈之一就是正极材料。目前，锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等，其中LiCoO₂作为最早实现商用的锂离子电池正极材料，具有高的电压和高的能量密度，已广泛应用于小型消费类电池中，特别是智能手机、平板电脑等数码类产品。随着5G的发展以及全球数码产品的不断普及和升级，LiCoO₂的市场需求持续增长，每年增长率达10％，但是国内钴资源短缺，钴产量增长缓慢，远不能满足国内市场的需求，导致80％钴的供应需要进口，且经常受非洲等原材料过出口政策的影响，LiCoO₂的价格长期居高不下。由于消费类数码产品性能的迅猛提升，对锂离子电池的能量密度和充放电速率要求也越来越高，而以LiCoO₂为正极的锂离子电池性能尚不能满足日益提高的性能要求。综上所述，如何降低LiCoO₂软包装锂离子电池成本，并有效地提升电池性能(容量、倍率和循环方面)具有非常重要的研究意义，

发明内容

本发明针对已有锂离子电池正极材料存在的不足，提供一种新颖的方法制备了偏磷酸盐包覆钴酸锂材料，获得的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料成本低廉，应用于锂离子电池中，可提高电池性能。

本发明的第一个方面提供了一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，包括：

将氢氧化物溶解于磷酸溶液中，反应获得磷酸二氢盐溶液，然后加入钴盐，调节pH为9-13，进一步反应后，将得到的沉淀物洗涤至中性，烘干，得前驱体；

将前驱体、锂源、乙基纤维素溶于有机溶剂中进行球磨，将得到的溶胶状混合物烘干、煅烧得到偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。

作为优选，所述氢氧化物为氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镧、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钇、氢氧化钾、氢氧化钕、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铌、氢氧化锶中的一种或多种。

作为优选，所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的一种或多种。

作为优选，所述氢氧化物与所述钴盐的摩尔质量比为1：(20-80)。

作为优选，所述进一步反应温度为35-100℃，反应时间为30-120min。

作为优选，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂中的一种或多种。

作为优选，所述锂源的添加量以Li与Co的摩尔比为(0.9-1.1):1计算。

作为优选，乙基纤维素占前驱体、锂源、乙基纤维素总量的0.5-5.0wt％。

作为优选，以1-5℃/min的速率升温至600-900℃进行煅烧，煅烧时间为0.5-5h。

本发明的另一个方面是提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极材料包含上述制备的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。