一種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體的涉及一種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法。
【背景技術】
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[0002]鋰離子電池具有能量密度大、使用壽命長，無記憶效應和不含鎘、鉛等重金屬的優點。鋰離子電池目前已經在手機、筆記本電腦、照相機等便攜設備中廣泛應用。鋰離子電池在電動工具和電動自行車等小型動力電池的應用中，也可以代替目前對環境有影響的Cd-Ni電池和鉛酸電池，早在2005年，歐盟就出臺了 RoHS法令，特別限制了 Pb、Cr、Cl等六種化學元素在化學品中的含量。這使鋰離子電池行業的發展空間帶來了更多的機遇。特別在UPS備用電源、移動通信基站和風能儲能電站等的應用對大型動力電池提出了更高的要求。
[0003]鋰離子的研究起源于20世紀70年代，當時主要是可充電鋰離子電池，但是負極金屬鋰表面凹凸不平，會導致其表面電位的不均勻，鋰在充放電過程中產生鋰枝晶會不斷長大，一方面可能會發生折斷，造成鋰的不可逆損失；另一方面鋰枝晶可能會刺穿隔膜而引起電池內部短路，瞬間產生的大電流引發熱失控，導致電池著火甚至爆炸，存在嚴重的安全隱患，而且其循環性能也不能滿足要求，因此，這種電池停留在實驗階段，并沒有實現真正商品化。
[0004]近年來，鋰離子電池發展迅速，目前動力鋰離子電池前驅體主要有四氧化三鈷、三氧化二錳、羥基磷酸鐵、氧化鈷鎳，羥基鎳鈷錳，羰基鈷鎂錳、摻鎂四氧化三鈷等等，但是其制備的鋰離子電池材料安全性差，電化學性能不太穩定，使用壽命短，這就需要對其制備的正極材料進行表面包覆。
【發明內容】
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[0005]本發明的目的是提供一種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法，該制備方法簡單，制備過程中無氨氮物質的排放，對環境無害，制備的氧化錫包覆鈷鎂鋰材料電化學性能穩定，晶格穩定，振實密度大，循環性能和倍率性能好。
[0006]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]—種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將鈷鹽、鎂鹽溶解于水，加入穩定劑，在8000-10000轉/分的狀態下攪拌2_5h，得到混合溶液A ;
[0009](2)將步驟⑴得到的混合溶液A與沉淀劑分別以0.5-5升/小時，0.01_3升/小時的速度加入反應容器中反應，反應得到的沉淀物經過純化、熱定性、高溫重構制得鈷鎂氧化物；
[0010](3)將步驟⑵制得的鈷鎂氧化物和L1H^H2O混合，并加入無水乙醇，在行星式球磨機中球磨8-12h，然后超聲l_2h，繼續球磨，如此反復3-5次，過濾，干燥，得到粉末材料；
[0011](4)將步驟(3)得到的粉末材料裝入瓷舟，并推入電阻爐中燒結，冷卻后得到鈷鎂鋰材料，將得到的鈷鎂鋰材料和SnCl2.2H20、去離子水混合攪拌均勻，并進行超聲處理，過濾，干燥，然后在馬弗爐內焙燒得到氧化錫包覆鈷鎂鋰材料。
[0012]作為上述技術方案的優選，所述鈷鹽為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷中的一種或者多種混合，所述鎂鹽為氯化鎂、硝酸鎂中的一種或者二種混合。
[0013]作為上述技術方案的優選，步驟(I)中，所述穩定劑為水楊酸、檸檬酸的混合物，二者質量比為2:3。
[0014]作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述反應的pH為9-12，溫度為50_80°C。
[0015]作為上述技術方案的優選，所述熱定性的條件為50-130°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，熱定性1-5小時。
[0016]作為上述技術方案的優選，所述高溫重構的條件為500-800 °C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，高溫重構10-25小時。
[0017]作為上述技術方案的優選，所述超聲的功率為500-800W，所述超聲的時間為l-5ho
[0018]作為上述技術方案的優選，步驟(4)中，所述燒結的條件為:升溫速率2-5°C /min,空氣流量0.5-1.5L/min，燒結溫度800_900°C。
[0019]作為上述技術方案的優選，步驟⑷中，所述鈷鎂鋰材料和SnCl2.2H20的質量比為 3:1。
[0020]作為上述技術方案的優選，步驟(4)中，所述焙燒的溫度為600-800°C。
[0021]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0022]本發明首先采用共沉淀方法制備鋰離子電池電極材料前驅體鈷鎂氧化物，并在沉淀之前加入穩定劑，從而有效控制沉淀的速度，得到的鈷鎂氧化物晶格穩定，制備鈷鎂鋰材料時，合理控制燒結的條件，制備的產品，電化學性能穩定，振實密度大，晶格穩定，氧化錫的包覆，有效提高了正極材料的離子擴散和導電性，使其高溫循環性能和倍率性能大大提高，本發明在溫和條件下，實現了氧化錫的均勻包覆；
[0023]此外，本發明在制備氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的過程中，無氨氮物質的排放，對環境無害，其制備工藝簡單，對設備要求低，成本低。
【具體實施方式】
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[0024]為更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用于解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。
[0025]實施例1
[0026]—種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法，包括以下步驟:
[0027](I)將鈷鹽、鎂鹽溶解于水，加入穩定劑，在8000轉/分的狀態下攪拌2h，得到混合溶液A ;
[0028](2)將步驟⑴得到的混合溶液A與沉淀劑分別以0.5升/小時，0.01升/小時的速度加入反應容器中，在PH為9，溫度為50°C條件下反應，反應得到的沉淀物經過純化，在50°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14%的空氣氣氛條件下，熱定性I小時，然后在500°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14%的空氣氣氛條件下，高溫重構10小時，制得鈷鎂氧化物；
[0029](3)將步驟⑵制得的鈷鎂氧化物和L1H.H2O混合，并加入無水乙醇，在行星式球磨機中球磨8h，然后超聲lh，繼續球磨，如此反復3-5次，過濾，干燥，得到粉末材料；
[0030](4)將步驟(3)得到的粉末材料裝入瓷舟，并推入電阻爐中，在升溫速率2°C /min,空氣流量0.5L/min，燒結溫度800°C的條件下燒結，冷卻后得到鈷鎂鋰材料，將得到的鈷鎂鋰材料和SnCl2.2H20、去離子水混合攪拌均勻，在500W的功率下超聲lh，過濾，干燥，然后在馬弗爐內，600°C下焙燒得到氧化錫包覆鈷鎂鋰材料。
[0031]實施例2
[0032]—種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法，包括以下步驟:
[0033](I)將鈷鹽、鎂鹽溶解于水，加入穩定劑，在10000轉/分的狀態下攪拌5h，得到混合溶液A ;
[0034](2)將步驟⑴得到的混合溶液A與沉淀劑分別以5升/小時，3升/小時的速度加入反應容器中，在pH為12，溫度為80°C條件下反應，反應得到的沉淀物經過純化，在130°C，壓力0-0.1Mpa,氧氣體積百分含量20%的空氣氣氛條件下，熱定性5小時，然后在800°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量20%的空氣氣氛條件下，高溫重構25小時，制得鈷鎂氧化物；
[0035](3)將步驟⑵制得的鈷鎂氧化物和L1H.H2O混合，并加入無水乙醇，在行星式球磨機中球磨12h，然后超聲2h，繼續球磨，如此反復3-5次，過濾，干燥，得到粉末材料；
[0036](4)將步驟(3)得到的粉末材料裝入瓷舟，并推入電阻爐中，在升溫速率5°C /min,空氣流量1.5L/min，燒結溫度900°C的條件下燒結，冷卻后得到鈷鎂鋰材料，將得到的鈷鎂鋰材料和SnCl2.2H20、去離子水混合攪拌均勻，在800W的功率下超聲5h，過濾，干燥，然后在馬弗爐內，800°C下焙燒得到氧化錫包覆鈷鎂鋰材料。
[0037]實施例3
[0038]—種氧化錫包覆鈷鎂鋰材料的制備方法，包括以下步驟:
[0039](I)將鈷鹽、鎂鹽溶解于水，加入穩定劑，在8500轉/分的狀態下攪拌2.5h，得到混合溶液A ;
[0040](2)將步驟⑴得到的混合溶液A與沉淀劑分別以I升/小時，0.05升/小時的速度加入反應容器中，在PH為10，溫度為55°C條件下反應，反應得到的沉淀物經過純化，在70°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量15%的空氣氣氛條件下，熱定性2小時，然后