[发明专利]一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，该材料包括富锂材料和包覆在富锂材料表面的磷酸钴锂，其化学式为LiCoPO4­­­‑Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2，结构为层状α‑NaFeO2结构，层状的空间群为Rm，其中磷酸钴锂的质量百分比为3‑7%。本发明通过在富锂正极表面包覆非晶态的LiCoPO4，提高了材料的表面结构稳定性，同时可以提供额外的放电容量，包覆后的材料的首次库伦效率达到84.14%，在0.1C电流下放电比容量高达305.95mAh/g。特别是包覆后样品的循环性能得到极大的提升，1C倍率下100次循环后容量保持率为88.2%，远远高于未包覆样品的72.3%。本发明制备方法简单，增强了表面结构（减少与电解液的直接接触，抑制Mn的溶解），放电容量高，倍率性能和循环性能更佳。 1

主权项

1.一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料，其特征在于，包括富锂材料和包覆在富锂材料表面的磷酸钴锂，其化学式为LiCoPO₄‑Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂，结构为层状α‑NaFeO₂结构，层状的空间群为Rm，其中磷酸钴锂的质量百分比为3‑7%。

2.如权利要求1所述的磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂：按照Li:Mn:Ni:Co的摩尔比为1.32:0.54:0.13:0.13称取LiCOOCH₃·2H₂O、Mn(COOCH₃)₂、Ni(COOCH₃)₂·4H₂O和Co(COOCH₃)₂·4H₂O，溶于去离子水中，配成混合盐溶液；按照柠檬酸：金属离子=4:1，将柠檬酸水溶液加入到混合盐溶液中，加热到80℃，磁搅拌4h，形成粉红色透明凝胶；将凝胶移入到鼓风干燥箱中干燥，在箱式炉中480℃空气氛围下预烧5h，取出研磨，再移入马弗炉中900℃煅烧12h，制得Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂粉末；

（2）制备磷酸钴锂包覆的富锂正极材料：按照摩尔比Li: Co为1:1分别称取LiCOOCH₃·2H₂O和Co(COOCH₃)₂·4H₂O，溶于去离子水中，按照摩尔比Li:P=1:1，将NH₄H₂PO₄水溶液缓慢滴入其中并不断搅拌，接着加入步骤（1）制备的Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂粉末，加热密封磁搅拌，静置12h后洗涤，干燥后轻微研磨，移入管式炉中在保护气氛下300‑500℃焙烧3‑5h，制得磷酸钴锂包覆的富锂正极材料。

3.根据权利要求2所述的磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中加热密封磁搅拌为：加热到60‑100℃，磁搅拌速度为80‑180r/min，优选搅拌速度160r/min，磁搅拌时间为3‑5h，优选搅拌时间4h。

4.根据权利要求2所述的磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）干燥温度为80℃，干燥时间12h。

5.根据权利要求2所述的磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中900℃煅烧的升温速率为4℃/min。

6.根据权利要求2所述的磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中洗涤是依次用去离子水和无水乙醇离心冲洗三次。

7.根据权利要求2所述的磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中保护气氛为高纯氩气。