[发明专利]一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：制备掺杂型四氧化三钴

步骤1.1：制备掺杂型氢氧化亚钴

以含钴溶液为钴源、氢氧化钠为沉淀剂、氨水或EDTA溶液为络合剂、氮气或氩气为保护气体、水合肼溶液或抗坏血酸为还原剂，混合掺杂金属M的化合物，利用间歇式反应釜，通过控制合成初期晶核生成数量方式，分别控制pH值在10.5-11、9.5-10，进行湿法合成，得到的掺杂型氢氧化亚钴分别记为小粒度掺杂型氢氧化亚钴、大粒度掺杂型氢氧化亚钴；

步骤1.2：制备羟基氧化钴

湿法合成结束后，利用双氧水溶液分别对所述小粒度掺杂型氢氧化亚钴、大粒度掺杂型氢氧化亚钴进行氧化，得到的掺杂型羟基氧化钴分别记为小粒度掺杂型羟基氧化钴、大粒度掺杂型羟基氧化钴；

步骤1.3：制备掺杂型四氧化三钴

分别对所述小粒度掺杂型羟基氧化钴、大粒度掺杂型羟基氧化钴进行洗涤、干燥、煅烧，得到的掺杂型四氧化三钴(Co_1-xM_x)₃O₄分别为粒度在3-5μm的小粒度掺杂型四氧化三钴、粒度在10-15μm的大粒度掺杂型四氧化三钴；

步骤2：制备掺杂型钴酸锂

将所述小粒度掺杂型四氧化三钴、大粒度掺杂型四氧化三钴分别与电池级碳酸锂混合，烧结、冷却、粉碎、过筛，得到的掺杂型钴酸锂LiCo_1-xM_xO₂分别记为小粒度掺杂型钴酸锂、大粒度掺杂型钴酸锂；其中，x≤0.005；

步骤3：将所述大粒度掺杂型钴酸锂与小粒度掺杂型钴酸锂按照设定的质量比进行混合，得到高电压钴酸锂正极材料。

2.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中，所述掺杂金属M为Al、Ni、Mg、Mn中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中，所述掺杂金属M的离子浓度控制在500-5000ppm。

4.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中，所述含钴溶液为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、草酸钴溶液中的一种或几种，所述含钴溶液的浓度为80-200g/L，湿法合成过程中的温度控制在50-70℃、保护气体的流量控制在5L/min、还原剂的使用量占溶液的0.02％-0.1％。

5.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中，控制pH值在9.5-11，双氧水溶液的浓度为10％-15％。

6.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3中，煅烧过程的温度控制在1000-1050℃、锂钴比控制在1.0-1.1、保温时间控制在10-20h。

7.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1.3中，所述掺杂型四氧化三钴的振实密度大于2.0g/cm³、比表面积为3.0-5.0m²/g、形状为球形或类球形。

8.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述混合包括：将所述小粒度掺杂型四氧化三钴、大粒度掺杂型四氧化三钴分别与电池级碳酸锂在高速混料机中混合30-60min；

所述烧结包括：将混合物置于匣钵中，随后放入马弗炉中，以5-10℃/min的升温速率升温至1000-1050℃并保温10-20h，烧结过程中连续通入空气，空气的流量控制在5-10L/min；

所述冷却包括：将烧结品冷却至室温；

所述粉碎包括：用研钵粗粉碎烧结品，随后将粗粉碎的烧结品倒入万能粉碎机中进行精粉碎；

所述过筛包括：将粉碎后的烧结品倒入200目的筛网中进行过筛处理。