一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，由鈷酸鋰摻雜金屬元素M形成，其分子式為LirCo(1?x)MxO2，其中1.00≤r≤1.10，0.002≤x≤0.005，所述金屬元素M包括Al、Y和Mg中的至少一種。本鈷酸鋰正極材料的表面形貌呈一次粒子緊密熔合的高度團聚態，顆粒分布均勻，流動性好，壓實性能好，可以提高倍率性能；該形貌以及金屬元素均勻分布的特性在成品鈷酸鋰正極材料中得到很好的保持，不僅提高了鈷酸鋰在充放電過程中的結構穩定性，而且提高了倍率放電性能，使其能適應更高溫度的環境，從而使鈷酸鋰正極材料在常溫與高溫環境下都具有優良的倍率性能。本發明還提供了一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的制備方法，該方法步驟簡單易行，操作方便，成本較低。
【專利說明】
一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鈷酸鋰目前在正極材料市場占有率最高，廣泛應用于3C數碼(手機、筆記本電腦、移動電源等電子產品)、電子煙、無人機等市場領域。市場對鈷酸鋰的需求主要是高電壓能量密度型與倍率型兩種，4.4V高電壓能量密度型鈷酸鋰材料在鋰離子電池中的應用已經趨于成熟。隨著用于航拍的無人機等短時間大電流放電電子產品的日漸火熱，不僅要求鈷酸鋰在常溫下具有優良的倍率性能，還要求倍率型LiCoO2能夠適應更高溫度的環境。
[0003]為了滿足電池性能的使用要求，許多學者對鈷酸鋰的倍率性能進行了研究，包括體相摻雜、表面包覆與粒度的控制，其中最有效的手段是控制好材料的顆粒粒度與晶體形貌。正如申請號為201310740089.0的專利中提到倍率型鈷酸鋰的主要問題在于粒度大小及晶體形貌的控制，當粒度變大時，高倍率下放電，放電效率變低，當粒度變小時，加工性能變差，安全性能和循環性能也會隨之降低。該專利提到合成中值粒度為2?7μπι的團聚態顆粒，能使得鈷酸鋰材料在50C大電流放電條件下放電容量能達到IC的93%以上。也有提到利用金屬離子摻雜、碳包覆等手段提高離子與電子電導率，提升放電時鋰離子的脫出速率，以此提高電池放電倍率性能。申請號為201310614691.X的專利中還提到利用前驅體摻雜金屬離子，經較高溫處理后與含鋰化合物液相反應后燒結得到倍率型富鋰復合正極材料。
[0004]以上技術手段雖然能達到提高倍率的效果，但合成材料的晶體形貌均為團聚態顆粒，未能實現對前驅體分解后形貌的緊密熔合態的控制，且材料的加工性能不佳，制成鋰離子電池后在高溫環境下易造成正極材料結構坍塌，導致倍率性能變差。因此，如何從正極材料入手改善高溫下的倍率放電性能，是亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是，克服以上【背景技術】中提到的不足和缺陷，提供一種不僅能適應高溫鋰離子電池環境，而且能在一定程度上提高電池循環和倍率性能的鈷酸鋰正極材料，還相應提供一種簡單易行的該鈷酸鋰正極材料的制備方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為:
一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，所述正極材料由鈷酸鋰摻雜金屬元素M形成，其分子式為 LirCo (1—χ)Μχθ2，其中l.00<r<l.10，0.002 <x<0.005，所述金屬元素 M 包括 Al、丫和1% 中的至少一種。
[0007]上述的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，優選的，所述正極材料的中值粒度為4.0?8.0 μπι，比表面積為0.4±0.2 m2/g，壓實密度 > 3.50 g/cm3。
[0008]上述的鈷酸鋰正極材料的表面形貌呈一次粒子的高度團聚態，顆粒分布均勻，流動性好，壓實性能好，高度團聚態顆粒比一般團聚型顆粒更穩定，充放電過程中比單晶態顆粒中的鋰離子脫嵌路徑更短，從而可以提高倍率性能。
[0009]基于一個總的技術構思，本發明還提供一種上述高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)按摩爾比Co:M=100:0.1?0.5(優選為Co:M=100:0.2?0.4)的比例配制含Co離子和金屬元素M離子的水溶液，將含Co離子和金屬元素M離子的水溶液與沉淀劑溶液混合使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的PH值為6?12，結晶后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素M的前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽進行高溫分解，然后對分解產物進行粉碎處理，得到摻雜金屬元素M的前驅體Co304;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與鋰源混合(按0.9?1.0: 1.0的化學計量比混合，優選為0.95?1.0: 1.0)，經高溫固相燒結后對燒結產物進行粉碎處理，得到所述的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料。
[0010]上述的制備方法，優選的，所述步驟(I)中，含Co離子和金屬元素M離子的水溶液中Co離子濃度為0.5?2.0 mol/L；更優選的，含Co離子和金屬元素M離子的水溶液中Co離子濃度為0.8?1.5 mol/L。
[0011 ]優選的，所述步驟(I)中，沉淀劑溶液為碳酸銨溶液和/或碳酸氫銨溶液；更優選的，沉淀劑溶液為碳酸氫銨溶液。
[0012]優選的，所述步驟(I)中，將含Co離子和金屬元素M離子的水溶液與沉淀劑溶液混合時，采用并流控制流量的方式混合;并流控制流量的速度不超過2000 L/h，攪拌速度不超過200 rpm，結晶溫度不超過100°C。
[0013]優選的，所述步驟(I)中，所述結晶為連續反應重復結晶4?8次。
[0014]優選的，所述步驟(2)中，高溫分解溫度為9000C?1000 °C，分解時間為4?1h;更優選的，高溫分解溫度為900°C?950°C，分解時間為6?8h。
[0015]優選的，所述步驟(3)中，鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰和硝酸鋰中的至少一種;更優選的，鋰源為碳酸鋰。
[0016]優選的，所述步驟(3)中，燒結溫度為8000C?1000 °C，燒結時間為8?20h ；更優選的，燒結溫度為850 °C?950 °C，燒結時間為12?18h。
[0017]上述的制備方法通過采用高溫分解前驅體鈷鹽，高溫燒結前驅體Co3O4和鋰源的混合物，合成高度團聚型正極材料鈷酸鋰，使鈷酸鋰材料具有高倍率性能，且通過前驅體摻雜金屬元素，增大鈷酸鋰在高溫充放電過程中的結構穩定性，提高大電流條件的放電性能。
[0018]本發明是基于以下技術原理:通過液相共沉淀法制備摻雜有金屬元素的前驅體鈷鹽，使得金屬元素均勻分布在鈷鹽體系中，經過高溫分解，松散結構的前驅體鈷鹽收縮成為緊密熔合且具穩定結構的前驅體四氧化三鈷，比鈷離子更穩定的金屬離子占據鈷位，形成鈷-金屬離子氧化物體系，更加增強前驅體四氧化三鈷的結構穩定性，加入鋰源，經高溫固相燒結，合成的鈷酸鋰能完全繼承前驅體四氧化三鈷的結構特性，從而實現高溫較大倍率放電時正極材料在電解液中的穩定性。
[0019]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
1、本發明的鈷酸鋰正極材料，鈷酸鋰的表面形貌呈一次粒子緊密熔合的高度團聚態，顆粒分布均勻，流動性好，壓實性能好，高度團聚態顆粒比一般團聚型顆粒更穩定，充放電過程中比單晶態顆粒中的鋰離子脫嵌路徑更短，從而可以提高倍率性能;將本發明的正極材料組裝成扣式電池，在60 °C條件下測試Co溶解時間不小于80h，在45°C條件下扣電測試倍率5C達到0.2C的91%以上。
[0020]2、本發明的鈷酸鋰正極材料，通過在前驅體中摻雜離子態金屬元素，使得元素均勻分布在前驅體內部，對前驅體進行高溫分解，得到高度團聚的前驅體形貌，該形貌以及金屬元素均勻分布的特性在成品鈷酸鋰正極材料中得到很好的保持，不僅提高了鈷酸鋰在充放電過程中的結構穩定性，而且提高了倍率放電性能，使鈷酸鋰具有更強的熱穩定性能與化學穩定性能，使其能適應更高溫度的環境，從而使鈷酸鋰正極材料在常溫與高溫環境下都具有優良的倍率性能。
[0021 ] 3、本發明中制備鈷酸鋰正極材料的方法步驟簡單易行，操作方便，成本較低。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023 ]圖1是實施例2制備所得Co3O4的掃描電鏡圖。
[0024]圖2是實施例2制備所得鈷酸鋰的掃描電鏡圖。
[0025]圖3是實施例2制備所得鈷酸鋰的EDS圖譜。
[0026]圖4是對比例制備所得Co3O4的掃描電鏡圖。
[0027]圖5是對比例制備所得鈷酸鋰正極材料的掃描電鏡圖。
[0028]圖6是實施例2和對比例制備所得鈷酸鋰正極材料的倍率曲線對比圖。
[0029]圖7是實施例2和對比例制備所得鈷酸鋰正極材料的Co溶解曲線對比圖。
【具體實施方式】
[0030]為了便于理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明做更全面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體實施例。
[0031]除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發明的保護范圍。
[0032]除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法制備得到。
[0033]實施例1:
一種本發明的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，由鈷酸鋰摻雜金屬元素Al形成，其分子式為L i Co0.998AI ο.QQ2O2，其制備方法包括如下步驟:
(1)用去離子水溶解(:0(:12^12(304)3，配制成摩爾比(:0^1 = 100:0.2且(:0離子濃度為
1.25mol/L的水溶液，采用并流控制流量方式將得到的水溶液與NH4HCO3溶液加入至反應釜中使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的pH值為7.0?8.0，流量速度為500 L/h，攪拌速度為50 rpm，結晶溫度為20°C，連續反應重復結晶4次后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素Al的前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽在900°C條件下進行高溫分解6h，然后對分解產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的摻雜金屬元素Al的前驅體Co3O4;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與碳酸鋰混合，在800°C條件下經高溫固相燒結15h后對燒結產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的高溫倍率型鈷酸鋰。
[0034]通過掃描電鏡觀察可知，高溫分解的Co3O4的顆粒形貌為高度團聚型，高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的顆粒形貌為高度團聚型，顆粒分布均勻，中值粒度為5.23 μπι，比表面積為0.56 1112/8，粉體壓實密度為3.53 g/cm3。通過EDS技術分析高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的元素組成，結果表明在高溫倍率型鈷酸鋰正極材料中存在Al元素。
[0035]將得到的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料制成以金屬鋰片為負極的扣式電池進行評價測試，在45 °C，電壓區間3.0?4.3V的條件下進行0.2C充電，然后分別進行0.2C/0.5C/I.0C/2.0C/5.0C倍率放電，結果表明5.0C/0.2C的放電保持率為92.8%;在60°C，電壓區間4.5V的條件下進行0.5C充電直至曲線出現拐點，結果表明Co溶解時間為82 h。
[0036]實施例2:
一種本發明的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，由鈷酸鋰摻雜金屬元素Al形成，其分子式為1^1.0503().996541().()()3502，其制備方法包括如下步驟:
(1)用去離子水溶解CoC12、A12(S04)3，配制成摩爾比Co: Al = 10: 0.3且Co離子濃度為
1.25mol/L的水溶液，采用并流控制流量方式將得到的水溶液與NH4HCO3溶液加入至反應釜中使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的pH值為7.0?8.0，流量速度為1000 L/h，攪拌速度為120 rpm，結晶溫度為50°C，連續反應重復結晶6次后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素Al的前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽在950°C條件下進行高溫分解8h，然后對分解產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的摻雜金屬元素Al的前驅體Co3O4;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與氫氧化鋰混合，在900°C條件下經高溫固相燒結12h后對燒結產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料。
[0037]通過掃描電鏡觀察可知，高溫分解的Co3O4的顆粒形貌為高度團聚型(如圖1所示)，高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的顆粒形貌為高度團聚型(如圖2所示)，顆粒分布均勻，中值粒度為6.04 口111，比表面積為0.42 1112/^，粉體壓實密度為3.68 g/cm3。如圖3，通過EDS技術分析高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的元素組成，結果表明在高溫倍率型鈷酸鋰正極材料中存在Al元素。
[0038]將得到的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料制成以金屬鋰片為負極的扣式電池進行評價測試，在45 °C，電壓區間3.0?4.3V的條件下進行0.2C充電，然后分別進行0.2C/0.5C/I.0C/2.0C/5.0C倍率放電，結果表明5.0C/0.2C的放電保持率為93.2%;在60°C，電壓區間4.5V的條件下進行0.5C充電直至曲線出現拐點，結果表明Co溶解時間為96 h。
[0039]實施例3:
一種本發明的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，由鈷酸鋰摻雜金屬元素Al形成，其分子式為1^1.1‘00.99541().()()502，其制備方法包括如下步驟:
(1)用去離子水溶解(:0(:12^12(304)3，配制成摩爾比(:0^1 = 100:0.4且(:0離子濃度為1.25mol/L的水溶液，采用并流控制流量方式將得到的水溶液與(NH4)2CO3溶液加入至反應釜中使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的PH值為7.0?8.0，流量速度為2000L/h，攪拌速度為200 rpm，結晶溫度為80°C，連續反應重復結晶8次后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素Al的前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽在100tC條件下進行高溫分解8h，然后對分解產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的摻雜金屬元素Al的前驅體Co3O4;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與硝酸鋰混合，在900°C條件下經高溫固相燒結12h后對燒結產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料。
[0040]通過掃描電鏡觀察可知，高溫分解的Co3O4的顆粒形貌為高度團聚型，高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的顆粒形貌為高度團聚型，顆粒分布均勻，中值粒度為6.76 μπι，比表面積為0.35 1112/8，粉體壓實密度為3.76 g/cm3。如圖3，通過EDS技術分析高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的元素組成，結果表明在高溫倍率型鈷酸鋰正極材料中存在Al元素。
[0041]將得到的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料制成以金屬鋰片為負極的扣式電池進行評價測試，在45 °C，電壓區間3.0?4.3V的條件下進行0.2C充電，然后分別進行0.2C/0.5C/I.0C/2.0C/5.0C倍率放電，結果表明5.0C/0.2C的放電保持率為91.6%;在60°C，電壓區間4.5V的條件下進行0.5C充電直至曲線出現拐點，結果表明Co溶解時間為112 h。
[0042]實施例4:
一種本發明的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，由鈷酸鋰摻雜金屬元素Mg形成，其分子式為Li 1.Q5C0Q.9965Mg0.QQ35O2，其制備方法包括如下步驟:
(1)用去離子水溶解(:0(:12、]\^003)2，配制成摩爾比(:0:]\^=100:0.3且(:0離子濃度為
1.25mol/L的水溶液，采用并流控制流量方式將得到的水溶液與NH4HCO3溶液加入至反應釜中使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的pH值為7.0?8.0，流量速度為1000 L/h，攪拌速度為120 rpm，結晶溫度為50°C，連續反應重復結晶6次后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素Mg的前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽在950°C條件下進行高溫分解8h，然后對分解產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的摻雜金屬元素Mg的前驅體Co3O4;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與氫氧化鋰混合，在900°C條件下經高溫固相燒結12h后對燒結產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料。
[0043]通過掃描電鏡觀察可知，高溫分解的Co3O4的顆粒形貌為高度團聚型，高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的顆粒形貌為高度團聚型，顆粒分布均勻，中值粒度為6.22 μπι，比表面積為0.41 1112/8，粉體壓實密度為3.70 g/cm3。如圖3，通過EDS技術分析高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的元素組成，結果表明在高溫倍率型鈷酸鋰正極材料中存在Mg元素。
[0044]將得到的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料制成以金屬鋰片為負極的扣式電池進行評價測試，在45 °C，電壓區間3.0?4.3V的條件下進行0.2C充電，然后分別進行0.2C/0.5C/I.0C/2.0C/5.0C倍率放電，結果表明5.0C/0.2C的放電保持率為92.3%;在60°C，電壓區間4.5V條件下進行0.5C充電直至曲線出現拐點，結果表明Co溶解時間為88 h。
[0045]實施例5: 一種本發明的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，由鈷酸鋰摻雜金屬元素Y形成，其分子式為Lil.Q5COQ.9965Y().(X)3502，其制備方法包括如下步驟:
(1)用去離子水溶解(:0(:12、￥(勵3)3，配制成摩爾比(:0:￥=100:0.3且(:0離子濃度為1.25mol/L的水溶液，采用并流控制流量方式將得到的水溶液與NH4HCO3溶液加入至反應釜中使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的pH值為7.0?8.0，流量速度為1000 L/h，攪拌速度為120 rpm，結晶溫度為50°C，連續反應重復結晶6次后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素Y的前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽在950°C條件下進行高溫分解8h，然后對分解產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的摻雜金屬元素Y的前驅體Co3O4;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與氫氧化鋰混合，在900°C條件下經高溫固相燒結12h后對燒結產物進行粉碎處理，得到顆粒分散均勻、流動性好的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料。
[0046]通過掃描電鏡觀察可知，高溫分解的Co3O4的顆粒形貌為高度團聚型，高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的顆粒形貌為高度團聚型，顆粒分布均勻，中值粒度為5.98μπι，比表面積為
0.44 1112/8，粉體壓實密度為3.62 g/cm3。如圖3，通過EDS技術分析高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的元素組成，結果表明在高溫倍率型鈷酸鋰正極材料中存在Y元素。
[0047]將得到的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料制成以金屬鋰片為負極的扣式電池進行評價測試，在45 °C，電壓區間3.0?4.3V的條件下進行0.2C充電，然后分別進行0.2C/0.5C/I.0C/2.0C/5.0C倍率放電，結果表明5.0C/0.2C的放電保持率為92.6%;在60°C，電壓區間
4.5V的條件下進行0.5C充電直至曲線出現拐點，結果表明Co溶解時間為93 h。
[0048]對比例:
一種現有倍率型鈷酸鋰正極材料，其制備方法包括如下步驟:
(1)用去離子水溶解CoCl2,配制成Co離子濃度為1.25 mol/L的水溶液，采用并流控制流量方式將得到的水溶液與NH4HCO3溶液加入至反應釜中使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的pH值為7.0?8.0，流量速度為1000 L/h，攪拌速度為120 rpm，結晶溫度為50°C，連續反應重復結晶5次后進行離心過濾，得到前驅體鈷鹽；
(2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽在650°C條件下進行高溫分解8h，然后對分解產物進行粉碎處理，得到前驅體Co3O4;
(3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與碳酸鋰以及氧化鋁混合，在900°C條件下經高溫固相燒結12h后對燒結產物進行粉碎處理，得到鈷酸鋰正極材料。
[0049]通過掃描電鏡觀察可知，Co3O4的顆粒形貌為疏松多孔狀(如圖4所示)，鈷酸鋰正極材料的顆粒形貌為一般團聚態(如圖5所示)，中值粒度為6.286 Mi，比表面積為0.53 m2/g,粉體壓實密度為3.61 g/cm3 ο將得到的鈷酸鋰正極材料制成以金屬鋰片為負極的扣式電池進行評價，在45°C，電壓區間3.0?4.3V條件下進行0.2C充電，0.2C/0.5C/1.0C/2.0C/5.0C倍率放電，結果表明5.0C/0.2C的放電保持率為82.5%;在60 °C，電壓區間4.5V條件下進行0.5C充電直至曲線出現拐點，結果表明Co溶解時間為58 h。
[0050]將實施例2和對比例制備所得鈷酸鋰正極材料的倍率進行對比，由圖6可知，本發明中鈷酸鋰在45°C的放電倍率性能明顯得到提升，因為這種緊密熔合的高度團聚的顆粒更有利于材料放電的結構穩定性，加之通過前驅體摻雜使金屬元素均勻分布在鈷酸鋰中，部分金屬離子取代鈷離子在晶體結構中的占位，使結構更加穩定，且不影響鋰離子在充放電過程中的脫嵌路徑。
[0051 ]將實施例2和對比例制備所得鈷酸鋰正極材料的Co溶解時間進行對比，由圖7可知，本發明中鈷酸鋰在60°C環境下Co溶解時間明顯得到提升，時間越長，表明電解液對材料的侵蝕作用越小，原因還是在于這種高度團聚顆粒的結構穩定。而對比例中的鈷酸鋰比表面積相對較大，與電解液的接觸范圍廣，且內部結構在高溫環境下容易失穩。
【主權項】
1.一種高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述正極材料由鈷酸鋰摻雜金屬元素M形成，其分子式為LirCou—x)Mx02，其中I.00 < r < I.10，0.002 < X < 0.005，所述金屬元素M包括Al、Y和Mg中的至少一種。2.根據權利要求1所述的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料，其特征在于，所述正極材料的中值粒度為4.0?8.0 pm，比表面積為0.4±0.2 m2/g，壓實密度2 3.50 g/cm3。3.—種如權利要求1或2所述的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟: (1)按摩爾比Co:M=100:0.1?0.5的比例配制含Co離子和金屬元素M離子的水溶液，將含Co離子和金屬元素M離子的水溶液與沉淀劑溶液混合使其反應結晶，同時進行攪拌，并控制反應體系的pH值為6?12，結晶后進行離心過濾，得到摻雜金屬元素M的前驅體鈷鹽； (2)將步驟(I)后得到的前驅體鈷鹽進行高溫分解，然后對分解產物進行粉碎處理，得到摻雜金屬元素M的前驅體Co304; (3)將步驟(2)后得到的前驅體Co3O4與鋰源混合，經高溫固相燒結后對燒結產物進行粉碎處理，得到所述的高溫倍率型鈷酸鋰正極材料。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，含Co離子和金屬元素M離子的水溶液中Co離子濃度為0.5?2.0 mol/Lo5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，沉淀劑溶液為碳酸銨溶液和/或碳酸氫銨溶液。6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，將含Co離子和金屬元素M離子的水溶液與沉淀劑溶液混合時，采用并流控制流量的方式混合;并流控制流量的速度不超過2000 L/h，攪拌速度不超過200 rpm，結晶溫度不超過100°C。7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述結晶為連續反應重復結晶4?8次。8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，高溫分解溫度為9000C?1000 0C，分解時間為4?I Oh。9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰和硝酸鋰中的至少一種。10.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，燒結溫度為800°C?1000C，燒結時間為8?20h。
【文檔編號】C01G51/00GK105826553SQ201610327385
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】胡旭堯, 李永昌, 蔣湘康, 李旭, 譚欣欣
【申請人】湖南杉杉能源科技股份有限公司