[发明专利]一种LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料，其特征在于，该正极材料包括纳米级片状钴酸锂和包覆所述纳米级片状钴酸锂的LLTO固态电解质材料包覆层。

2.根据权利要求1所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1.纳米片状四氧化三钴的制备：氨水注入反应釜作为底液，开启搅拌，在常温下同时加入一定量的钴盐溶液和液碱，调节pH为11.5～13.0，升温至50～70℃，保温1～2小时，形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料；然后将浆料进行压滤、洗涤，干燥，经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴；将片状氢氧化钴置于在300～600℃下反应4～7小时，反应完成后，自然冷却至室温，对产物用200～325目筛网进行过筛，得到粉末A，即为纳米片状四氧化三钴；

S2.纳米片状钴酸锂材料的制备：以粉末A、电池级碳酸锂为原料，采用二阶段固相合成法制备纳米片状钴酸锂，即粉末B；

S3.纳米LLTO固态电解质材料的制备：将化学计量的Li源、La源和Ti源的乙醇混合物进行混合，然后煅烧、研磨后得到粉体C，即为纳米LLTO固态电解质材料；

S4.将步骤S2制得的粉体B和步骤S3制得的粉体C混合均匀，采用机械融合法进行包覆，得到点状包覆或岛状包覆的样品D；

S5.将步骤S4得到的样品D经超声振动过筛后得到LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料E。

3.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的氨水的质量浓度为10～20％，所述的钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、碳酸钴、醋酸钴中的一种或多种，所述钴盐溶液中钴离子浓度为100～120g/L；所述液碱为氢氧化钠溶液，其浓度为90～180g/L；所述钴盐溶液、液碱与氨水的体积比为1:3:3～1:5:4。

4.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1在加入所述钴盐溶液和液碱的过程中通入氮气防止氢氧化钴被氧化；将浆料压滤洗涤后所得滤饼加纯水调成浆液，进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度为300～350℃。

5.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述原料电池级碳酸锂和纳米四氧化三钴按照摩尔比Li/Co＝1.0～1.1充分混合。

6.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述二阶段固相合成法中第一阶段焙烧以3～6℃/min升温至500～700℃，保温5～15小时，以3～6℃/min速率降至室温，完成一段加热，将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎，将破碎后的小颗粒进行第二阶段焙烧，以3～6℃/min升温速度升温至700～800℃，保温5～10小时后降温，得到块状样品；最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出粉体B，即为纳米片状钴酸锂；所述气流磨进气压力为0.2～0.5MPa，分级频率为15～40HZ，气流磨粉碎后的粒度D₅₀为6.0～7.0μm。

7.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中Li源为LiNO₃、Li₂CO₃中的一种或多种；La源为La(NO₃)₃·6H₂O、La₂O₃、La(OH)₃中的一种或多种；Ti源为C₁₆H₃₆O₄Ti、TiO₂中的一种或多种；

所述Li源:La源的摩尔比为1:1～2:1；所述步骤S3中的过量的Li源粉体添加量控制在20～30％，以补偿损失高温加工过程中的锂。