[发明专利]一种高电压高压实低成本钴酸锂正极材料及其制备方法

摘要

本发明适用于锂电池正极材料领域，提供一种高电压高压实低成本钴酸锂正极材料及其制备方法,该方法首先制备添加剂A掺杂的大粒径钴酸锂正极材料，然后制备添加剂B掺杂的小粒径镍钴锰三元正极材料，然后将大粒径钴酸锂和小粒径镍钴锰三元正极材料的不同质量比混合，可以充分提高材料的压实密度，降低正极材料的成本，最后与含有硫化铟的包覆剂C进行烧结粉碎，得到最终的成品钴酸锂正极材料。通过掺杂In3+可以确保钴酸锂在高电压状态下的结构稳定性，提高材料的循环寿命及安全性能。

主权项

1.一种高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

S1、将锂源、大粒径四氧化三钴和添加剂A按Li:Co:A＝(1.02～1.07):1:(0.005～0.01)的摩尔比一同加入到高速混料机中充分混合均匀，然后进行高温烧结，所述添加剂A至少包括纳米级In₂O₃，还包括磷酸锶、氧化钼、氧化铈、氧化铱、氧化铋中的至少一种；

S2、将步骤S1烧结后物料进行粉碎，粉碎时控制烧结物料的中值粒径D50为15～25μm，过筛，得到大粒径钴酸锂正极材料；

S3、将锂源、小粒径镍钴锰复合前躯体和添加剂B按Li:Me:B＝(1.002～1.007):1:(0.0002～0.0005)的摩尔比一同加入到高速混料机中充分混合均匀，其中Me为Ni、Co、Mn的摩尔量之和，然后进行高温烧结，所述添加剂B为磷酸锶、氧化钼、氧化铈、氧化铱、氧化铋中的一种或几种；

S4、将步骤S3烧结后物料进行粉碎，粉碎时控制烧结物料的中值粒径D50为4～8μm，过筛，得到小粒径镍钴锰三元正极材料；

S5、将所述大粒径钴酸锂正极材料和小粒径镍钴锰三元正极材料按质量比(2～9)：1进行混合，然后和包覆剂C一同加入到高速混料机中充分混合均匀，得到包覆后的混合粉末，将包覆后的混合粉末进行高温烧结，所述包覆剂C至少包括硫化铟In₂S₃，还包括磷酸锶、氧化钼、氧化铈、氧化铱、氧化铋中的一种或几种；

S6、将步骤S5烧结后物料进行粉碎，粉碎时控制烧结物料的中值粒径D50为14～23μm，过筛，得到最终的成品钴酸锂正极材料。

2.如权利要求1所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1、S3所用锂源为碳酸锂。

3.如权利要求2所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，烧结温度为1000～1200℃，烧结保温时间为8～15h，烧结过程中鼓入空气，空气流量为0.2～1.2m³/h；步骤S3中，烧结温度为700～1100℃，烧结保温时间为8～15h，烧结过程中鼓入空气，空气流量为0.2～1.2m³/h，步骤S5中，烧结温度为600～1000℃，烧结保温时间为4～10h，烧结过程中鼓入空气，空气流量为0.2～1.2m³/h。

4.如权利要求3所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1、S3、S5中，高速混料机的混合时间为10～30min；步骤S2、S4、S6中，物料粉碎时采用气流粉碎的方法或高速旋流粉碎的方法。

5.如权利要求4所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述添加剂A、添加剂B和包覆剂C的中值粒径D50<＝7μm。

6.如权利要求5所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1、S3、S5中，烧结过程中的升温速率为2.0～8.0℃/min。

7.如权利要求6所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，包覆剂C的量为大粒径钴酸锂正极材料和小粒径镍钴锰三元正极材料总质量的0.5％～2％。

8.一种高电压高压实低成本钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料采用如权利要求1‑7任一项所述制备方法制备得到。

9.如权利要求8所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料，其特征在于，所述高电压高压实低成本钴酸锂正极材料的比表面积0.15m²/g～0.25m²/g，压实密度>＝4.1g/m²。