專利名稱：鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子二次電池正極材料，尤其涉及一種鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法。
背景技術：
隨著現代信息技術的迅猛發展，手機、筆記本電腦和數碼相機等便攜式電子產品對高性價比的電池的需求日益強烈。鋰離子二次電池由于具有能量密度高、無記憶效應等優點，在便攜式電器領域得到了廣泛的應用。為了提高正極材料的碾壓密度和安全性，鋰離子二次電池中的鈷酸鋰材料的粒度在逐漸增大。通常提高鈷酸鋰粒徑的方法是提高焙燒過程中的溫度、延長保溫時間，但焙燒過程中的能耗顯著增加。
發明內容
本發明的主要目的在于針對上述問題提供一種制備大粒徑鈷酸鋰的方法。該制備方法主要是通過在焙燒過程中通入含水空氣的方法，達到在較低的溫度和較短的保溫時間得到大粒徑鈷酸鋰。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，在焙燒法制備鈷酸鋰的方法中，在高溫焙燒過程中通入含水空氣。具體地說，包括如下步驟1)將制備鈷酸鋰的原料鋰化合物和鈷化合物按鋰、鈷摩爾比為(0.98 1. 05) 1. 00混合均勻；2)將混合后的原料置入焙燒爐中，在空氣氣氛中焙燒，焙燒溫度為800 1000°C， 焙燒過程中通入含水量質量百分比為-5%的空氣，氣流量為每公斤鈷酸鋰0. l-5m3/h, 焙燒時間為6 12小時；3)將焙燒后的產物鈷酸鋰進行粉碎，粉末的粒度D5tl為15um 25um。所述鈷化合物為四氧化三鈷、碳酸鈷或草酸鈷中的一種。所述鋰化合物為碳酸鋰或氫氧化鋰。所述焙燒后的產物鈷酸鋰緩慢冷卻后，再進行粉碎。本發明的有益效果是通過在焙燒鈷酸鋰的空氣中加入水蒸氣，降低另外合成大粒徑鈷酸鋰的溫度和保溫時間，有利于生產過程中節能降耗。
圖1是本發明制備的正極材料在電子顯微鏡下的電鏡(SEM)照片。圖2是本發明制備的正極材料的XRD圖譜。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明本發明的大粒徑鈷酸鋰的制備工藝原理將四氧化三鈷或碳酸鈷或草酸鈷和碳酸鋰或氫氧化鋰按鋰、鈷摩爾比(0. 98 1. 05) 1. 00混合，以5°C /分鐘升溫，經800 1000°C高溫焙燒6 12小時，焙燒過程中通入含水量為-5% (質量比)的空氣，氣流量為每公斤鈷酸鋰0. l-5m3/h，使在較低的溫度和較短的保溫時間內生成大粒徑鈷酸鋰；緩慢冷卻后，再進行破碎得到產品。本發明的大粒徑鈷酸鋰的制備方法包括以下步驟(1)配混料將四氧化三鈷或碳酸鈷或草酸鈷和碳酸鋰或氫氧化鋰按鋰、鈷原子比為(0. 98 1. 05) 1. 00混合均勻；(2)焙燒將混合后的原料置入焙燒爐中，在空氣氣氛中焙燒，焙燒溫度為800 1000°C，焙燒過程中通入含水量為0. 1% -5%的空氣，氣流量為每公斤鈷酸鋰0. l-5m7h，焙燒時間為 6 12小時；(3)粉碎將焙燒后的產物鈷酸鋰緩慢冷卻后進行粉碎，粉末的粒度D5tl為15um 25um。實施例1稱取四氧化三鈷1000. 0克、碳酸鋰451. 6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制 Li/Co的摩爾比是0.98 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫， 在800°C保溫6小時，在焙燒過程中通入含水量為2%的空氣，氣流量為0. 2m3/h。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為17. 56um。實施例2稱取四氧化三鈷1000. 0克、碳酸鋰470. 6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制 Li/Co的摩爾比是1.02 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫， 在980°C保溫8小時，在焙燒過程中通入含水量為3%的空氣，氣流量為0. 2m3/h。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為19. 38um。實施例3稱取碳酸鈷2000. 0克、氫氧化鋰687. 6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/ Co的摩爾比是1.03 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫，在 1000°C保溫12小時，在焙燒過程中通入含水量為2%的空氣，氣流量為0. 3m3/h。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為20. 97um。實施例4稱取四氧化三鈷1000. 0克、碳酸鋰483. 9克，依次倒入混料罐中充分混合，控制 Li/Co的摩爾比是1.05 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫， 在900°C保溫8小時，在焙燒過程中通入含水量為5%的空氣，氣流量為0. 2m3/h。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為24. 85um(見圖1、2)。實施例5稱取草酸鈷2000. 0克、氫氧化鋰482. 9克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/ Co的摩爾比是1.05 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫，在950°C保溫12小時，在焙燒過程中通入含水量為4%的空氣，氣流量為0. %i3/h。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為22. 35um。比較例1稱取四氧化三鈷1000. 0克、碳酸鋰451. 6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制 Li/Co的摩爾比是0.98 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫，在 800°C保溫8小時。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為11. 45um。比較例2稱取碳酸鈷2000. 0克、氫氧化鋰687. 6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/ Co的摩爾比是1.03 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫， 在1000°C保溫12小時。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為 13. 94um。比較例3稱取四氧化三鈷1000. 0克、碳酸鋰483. 9克，依次倒入混料罐中充分混合，控制 Li/Co的摩爾比是1.05 1.00。將混料裝入陶瓷匣缽后，置于罩式爐中，5°C/分鐘升溫，在 900°C保溫8小時。降溫后得到黑色的塊體經氣流破碎機破碎，該產品的粒度D5tl為12. 85um。實施例與比較例結果匯總
項目Li/Co摩爾比火首燒溫度空氣含水量焙燒時間D50/um實施例10. 98 1. 00800 0C2%6小時17. 56um實施例21. 02 1. 00980 0C3%8小時19. 38um實施例31. 03 1. 00IOOO0C2%12小時20.97um實施例41. 05 1. 00900 0C5%8小時24. 85um實施例51. 05 1. 00950 0C4%12小時22. 35um比較例10. 98 1. 00800 0C08小時11. 45um比較例21. 03 1. 00IOOO0C012小時13. 94um比較例31. 05 1. 00900 0C08小時12. 85um根據上表比較可以看出，通入含水量較高的空氣在較低的焙燒溫度，較短的保溫時間制備得到大粒徑的鈷酸鋰材料。綜上所述，本發明的內容并不局限在上述的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本發明的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，在焙燒法制備鈷酸鋰的方法中，在高溫焙燒過程中通入含水空氣。
2.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，包括如下步驟1)將制備鈷酸鋰的原料鋰化合物和鈷化合物按鋰、鈷摩爾比為(0.98 1. 05) 1. 00 混合均勻；2)將混合后的原料置入焙燒爐中，在空氣氣氛中焙燒，焙燒溫度為800 1000°C，焙燒過程中通入含水量質量百分比為-5%的空氣，氣流量為每公斤鈷酸鋰0. l-5m3/h，焙燒時間為6 12小時；3)將焙燒后的產物鈷酸鋰進行粉碎，粉末的粒度D5tl為15um 25um。
3.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，所述鈷化合物為四氧化三鈷、碳酸鈷或草酸鈷中的一種。
4.根據權利要求2或3所述的鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，所述鋰化合物為碳酸鋰或氫氧化鋰。
5.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，所述焙燒后的產物鈷酸鋰緩慢冷卻后，再進行粉碎。
全文摘要
本發明公開了一種鋰離子二次電池正極材料大粒徑鈷酸鋰的制備方法，高溫焙燒過程中通入含水的空氣幫助鈷酸鋰晶粒長大；制備步驟為將四氧化三鈷或碳酸鈷或草酸鈷和碳酸鋰或氫氧化鋰按鋰鈷摩爾比(0.98～1.05)∶1.00混合；在600～1000℃下焙燒6～24h，焙燒過程中持續通入含水1％-5％的空氣；鈷酸鋰粉碎后粉末的粒度D50＝15～25um。本發明的優點是通過在焙燒過程中加入水蒸氣可以在較低的溫度和較短的時間得到大粒徑的鈷酸鋰，顯著降低大粒徑鈷酸鋰生產過程中的能耗。
文檔編號H01M4/525GK102437326SQ201110362620
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年9月13日
發明者吳孟濤, 周大橋, 宋衛乾 申請人:天津巴莫科技股份有限公司