[发明专利]一种稀土元素掺杂的复合钴酸锂正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种稀土元素掺杂的复合钴酸锂正极材料的制备方法，该稀土元素掺杂复合钴酸锂的化学式为aLiNi_1-x-y-zAl_xCo_yNd_zO₂-LiCoO₂，其中：a=0.5-0.6，x=0.3-0.4，y=0.2-0.3，z=0.02-0.045，该方法包括如下步骤：（1）称取原料；（2）将上述原料分别配置成溶液，反应，陈化，固液分离，洗涤，烘干，烧结氧化，得到钕掺杂复合钴酸锂前驱体；（3）将钕掺杂复合钴酸锂前驱体与上述称量好的草酸锂混合，二次烧结，降温处理，粉碎、筛分，得到产品。本发明制备的稀土元素掺杂的复合钴酸锂正极材料，先将在镍钴铝混合形成三元材料提高颗粒粒径的基础上，进一步掺杂稀土元素Nd来改性以进一步提高物质活性和稳定性，制备过程采用湿法和干法结合的方式，进一步提升材料的振实密度。

主权项

一种稀土元素掺杂的复合钴酸锂正极材料的制备方法，该稀土元素掺杂复合钴酸锂的化学式为aLiNi_{1‑x‑y‑z}Al_xCo_yNd_zO₂‑LiCoO₂，其中：a=0.5‑0.6，x=0.3‑0.4，y=0.2‑0.3，z=0.02‑0.045，该方法包括如下步骤：（1）备料按照上述化学式中的Li、Ni、Al、Co、Nd的摩尔量称取草酸锂、氯化镍、硫酸铝、四氧化三钴、硝酸钕，备用；（2）制备钕掺杂复合钴酸锂前驱体将上述氯化镍溶于水配置成1‑2mol/L的氯化镍溶液，同样将上述硫酸铝配置浓度为1‑2mol/L的硫酸铝溶液，将上述硝酸钕配置成0.05‑0.1mol/L的硝酸钕溶液，将这三种溶液混合均匀得到混合盐溶液；配置浓度为2‑3mol/L的氢氧化钠溶液；配置浓度为1‑2mol/L的氨水溶液；将氨水溶液通过蠕动泵缓慢加入到上述混合盐溶液中，其中氨水溶液和混合溶液体积比为1:3‑5，搅拌0.5‑1h，搅拌均匀后加入已称取的四氧化三钴，充分搅拌20‑40min，待四氧化三钴表面完全浸润；将上述氢氧化钠溶液通过蠕动泵加入到上述浸润由四氧化三钴的混合溶液中，控制反应的pH值在10‑11范围内，反应的温度在60‑75℃范围内，搅拌速度在400‑500/min范围内，溶液添加结束后继续搅拌，陈化后，固液分离，用去离子水洗涤至pH小于9，在80‑120℃的烘箱中烘干；将烘干产物烧结氧化，烧结温度在500‑650℃之间，得到钕掺杂复合钴酸锂前驱体；（3）合成钕掺杂复合钴酸锂复合材料将钕掺杂复合钴酸锂前驱体与上述称量好的草酸锂混合，将混合料在行星球磨机中以转速300‑400r/min球磨10‑15h，干燥；将干燥后的物料置于氩气和氧气的混合气氛中做二次烧结，其中氩气和氧气的体积比为10:2‑3，第一次烧结温度在700‑900℃之间，保温4‑6h，第二次烧结温度在900‑1050℃之间，保温8‑10h；二次烧结后降温处理，降温速率为10‑15℃/min，降至室温后，再将烧结料粉碎、筛分，得到产品。