[发明专利]一种锂离子电池高电压钴酸锂正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池高电压钴酸锂正极材料及其制备方法，该材料由掺杂型钴酸锂基体及其表面的包覆物组成，掺杂型钴酸锂基体的通式为Li_xCo_1‑yM_yO_2‑zN_z，包覆物的通式为LiNi_x’Co_y’Al_z’O₂；其制备方法为：先通过一次烧结得到钴酸锂基体Li_xCo_1‑yM_yO_2‑zN_z，然后利用液相共沉淀反应制备得到表面包覆有Ni_x’Co_y’Al_z’(OH)₂的钴酸锂正极材料前驱体，最后通过二次烧结即得到本发明的高电压钴酸锂正极材料。本发明制得的高电压钴酸锂正极材料加工性能好、压实密度高，在高电压状态下具有较高的比容量和良好的循环性能，可以在高电压3.0～4.5V间稳定循环。

主权项

1.一种锂离子电池高电压钴酸锂正极材料的制备方法，该正极材料由掺杂型钴酸锂基体及其表面的包覆物组成，所述掺杂型钴酸锂基体的通式为LixCo1‑yMyO2‑zNz，其中0.90≤x≤1.10，0.01≤y≤0.10，0.01≤z≤0.10，M为稀土元素，N为卤素元素；所述包覆物的通式为LiNix’Coy’Alz’O2，其中0.5≤x’≤1.0，y’＝0.1、0.15或0.2，0.05≤z’≤0.20，x’+y’+z’＝1；所述包覆物中Ni、Co、Al的总重量为掺杂型钴酸锂基体重量的0.1wt％～1.0wt％；所述M选自La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种，所述N选自F、Cl、Br中的至少一种；所述的制备方法，包括以下步骤：(1)按照LixCo1‑yMyO2‑zNz的化学计量比，将钴源、锂源、含元素M的掺杂剂及含元素N的掺杂剂混合均匀，然后进行一次烧结，一次烧结的烧结温度为700℃～1500℃，烧结时间为4h～30h，得到掺杂型钴酸锂基体材料；(2)按照摩尔比Ni:Co:Al＝x’:y’:z’，将铝盐、镍盐和钴盐加入到去离子水中进行混合，然后加入络合剂搅拌混合均匀，再加入步骤(1)得到的掺杂型钴酸锂基体材料和沉淀剂进行共沉淀反应，共沉淀反应的pH值为11.0～12.0，共沉淀反应的温度为30℃～60℃，反应时间为10h～15h，搅拌至反应完成后进行过滤、洗涤、干燥，得到表面包覆有Nix’Coy’Alz’(OH)2的钴酸锂正极材料前驱体；所述铝盐、镍盐和钴盐加入到去离子水中混合后，溶液中Ni、Co、Al离子的总浓度为75g/L～130g/L，所述掺杂型钴酸锂基体材料与铝盐、镍盐、钴盐的混合水溶液的质量比为1:1～1:10，所述络合剂的浓度为2mol/L～11mol/L，所述沉淀剂的浓度为5g/L～25g/L；(3)按照LiNix’Coy’Alz’O2的化学计量比，将步骤(2)得到的钴酸锂正极材料前驱体与锂源混合均匀，然后进行二次烧结，二次烧结的烧结温度为500℃～1000℃，烧结时间为5h～20h，即得到锂离子电池高电压钴酸锂正极材料。