[发明专利]掺杂与表面包覆共改性的锂离子电池正极材料及其制法

摘要

本发明公开了掺杂与表面包覆共改性的锂离子电池正极材料及其制备方法，该正极材料以掺杂型钴酸锂为基体，在其表面包覆Co₃(PO₄)₂、AlPO₄、Mn₃(PO₄)₂、FePO₄、Ni₃(PO₄)₂和Mg₃(PO₄)₂等磷酸盐，从而改善其导电率、循环性能和耐高温高压性能等；本发明提供的制备方法使包覆物均匀包覆于正极材料表面，有利于改善其电化学性能，同时该方法操作简单，绿色环保，具有工业实用性。

主权项

掺杂与表面包覆共改性的锂离子电池正极材料，其特征在于，该正极材料包括掺杂型钴酸锂基体及其表面包覆物，其中，掺杂型钴酸锂基体的通式为LiCo_1‑xM_xO₂，其中，0≤x≤0.1；M选自Mg、Al、Mn、Ni、Ca、Zr、Cr、Ti、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb和V；包覆物选自Co₃(PO₄)₂、AlPO₄、Mn₃(PO₄)₂、FePO₄、Ni₃(PO₄)₂和Mg₃(PO₄)₂；包覆物的重量为掺杂型钴酸锂基体重量的0.1～5wt%；所述掺杂与表面包覆共改性的锂离子电池正极材料通过包括以下步骤的方法制备：（1）将锂源、钴源和含元素M的化合物均匀混合，煅烧5～20h后粉碎、过筛，得到掺杂型钴酸锂基体，其中，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和醋酸锂；所述钴源选自四氧化三钴、氧化亚钴、碳酸钴、草酸钴、氢氧化钴和羟基氧化钴；所述元素M选自Mg、Al、Mn、Ni、Ca、Zr、Cr、Ti、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb和V；所述含元素M的化合物选自M的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、碳酸盐、草酸盐和硝酸盐；所述锂源中的锂元素与钴源中的钴元素的摩尔比为0.9:1～1.1:1；煅烧温度为650～1050℃；（2）将易溶性钴盐、易溶性含铝化合物、易溶性锰盐、易溶性铁盐、易溶性镍盐和易溶性镁盐溶解于溶剂中制得溶液A，其中，所述易溶性钴盐选自钴的硝酸盐、醋酸盐和卤化物；所述易溶性含铝化合物选自铝的氢氧化物、硝酸盐、醋酸盐和卤化物；所述易溶性锰盐选自锰的硝酸盐、醋酸盐和卤化物；所述易溶性铁盐选自铁的硝酸盐、醋酸盐和卤化物；所述易溶性镍盐选自镍的硝酸盐、醋酸盐和卤化物；所述易溶性镁盐选自镁的硝酸盐、醋酸盐和卤化物；（3）将易溶性磷酸盐溶于溶剂中制得溶液B，其中，所述易溶性磷酸盐选自磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸锂；（4）将溶液B加入到溶液A中，混合均匀，并用碱性溶液调节至pH值大于7，记为溶胶C；所述碱性溶液选自尿素溶液和氨水；（5）将步骤（1）所得掺杂型钴酸锂基体加入到上述溶胶C中，使胶质均匀吸附于掺杂型钴酸锂基体表面；（6）将步骤（5）中所得产物干燥、粉碎后在600～950℃下保温3～10h，形成掺杂与表面包覆共改性的锂离子电池正极材料；其中，步骤（2）或步骤（3）中所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙三醇、丙酮及其任意比例混合物。