專利名稱：包覆型鈷酸鋰正極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池制備領(lǐng)域，特別是涉及ー種包覆型鈷酸鋰正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鈷酸鋰正極材料因前期研究充分、生產(chǎn)エ藝比較成熟而成為目前廣泛商業(yè)化的鋰離子電池正極材料，包覆型鈷酸鋰正極材料因能改善電池的電化學(xué)性能和安全性能而成為近年來(lái)許多學(xué)者和商家研究和開發(fā)的對(duì)象。在鈷酸鋰表面包覆ー層金屬氧化物型鈍化膜可以防止活性材料和電解液直接接觸而減少鈷在電解液中的溶解，同時(shí)減少鈷酸鋰脫鋰過程中引發(fā)的晶格中毗鄰氧層靜電排斥以及脫嵌鋰過程中相變?cè)斐傻慕Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，同時(shí)還可以提高容量保持率和倍率性能。·鈷酸鋰包覆方法有固相法、溶膠-凝膠法、沉淀法、球磨法和機(jī)械-熱熔法等，這些包覆方法包覆效果不均勻且不易于進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供包覆型鈷酸鋰正極材料的制備方法，所制備的鈷酸鋰正極材料包覆均勻、電化學(xué)性能優(yōu)異且適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種包覆型鈷酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟I)將四氧化三鈷和碳酸鋰按Li/Co的摩爾比為I. O I. 07進(jìn)行機(jī)械混勻，然后在1000 1060°C下于輥道爐煅燒10 25小時(shí)得到鈷酸鋰一次料，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)參數(shù)調(diào)控得到粒度分布集中的鈷酸鋰一次分級(jí)料；2)按照四氧化三鈷重量計(jì)算，將O. I O. 4%的金屬氧化物和/或O. I O. 4%金屬氫氧化物，30 50%的去離子水先加入壓煮器中，在室溫?zé)o壓カ下攪拌混合O. 5 I小時(shí)，再將鈷酸鋰一次分級(jí)料投入壓煮器中，通空氣并保持壓カ在O. 3 O. 5Mpa之間，在110 150°C溫度下連續(xù)攪拌5 8小時(shí)，使其充分混合均勻制得漿料；3)將第二步所制得的漿料冷卻，在80 120°C下鼓風(fēng)烘干，將烘干的物料通過200目篩網(wǎng)篩選；4)將篩選得到的物料，在1000 1060°C溫度下于輥道爐煅燒10 25小時(shí)后再次機(jī)械粉碎、分級(jí)即可得到成品。優(yōu)選的是，所述步驟I)中的四氧化三鈷為電池級(jí)。優(yōu)選的是，所述金屬氧化物為Mg、Al、Cr、V、Ti、Y、Zr、Ru、Nb、Hf和Ta的氧化物中的ー種或兩種，所述氫氧化物為Mg、Al、Cr、V、Ti、Y、Zr、Ru、Nb、Hf或Ta的氫氧化物，所述金屬氧化物和金屬氫氧化物的中位徑粒度小于3 μ m。本發(fā)明通過高溫固相和壓煮液相相結(jié)合的方法，在一定的溫度和壓カ下，加快粒子的微觀運(yùn)動(dòng)，物料可以充分混合和滲透，制備出包覆均勻且電化學(xué)性能優(yōu)異的鈷酸鋰正極材料。


圖I是實(shí)施例I的包覆型鈷酸鋰產(chǎn)品的XRD圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I :第一歩將四氧化三鈷和碳酸鋰按摩爾比Li/Co比為I. 07的比例進(jìn)行機(jī)械混勻后將其裝入匣缽中，推入輥道爐內(nèi)，在1000°c的溫度下煅燒25小時(shí)后得到鈷酸鋰一次料，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)參數(shù)調(diào)控得到粒度分布集中的鈷酸鋰一次分級(jí)料；
第二步按照四氧化三鈷重量計(jì)算，將為O. I %MgO、O. 3 ^Al(OH)3和50%的去離子水先加入壓煮器中在室溫?zé)o壓カ下混合I小時(shí)，再將鈷酸鋰分級(jí)料投入壓煮器中，通空氣并保持壓カ在O. 4Mpa，在110°C下連續(xù)攪拌8個(gè)小時(shí)，使其充分混合均勻；第三步將第二步所制得的漿料冷卻至室溫，釋放壓力后將物料取出放置于匣缽中，在120°C下于鼓風(fēng)干燥箱中烘干，并過200目篩網(wǎng)。第四步將第三步中裝載物料的匣缽?fù)迫胼伒罓t內(nèi)，在1030°C溫度下煅燒18小時(shí)后經(jīng)機(jī)械粉碎和分級(jí)即可得到成品。圖I為本實(shí)施例制得的產(chǎn)品的X射線衍射圖譜，其X射線衍射圖譜與鈷酸鋰一致。實(shí)施例2 第一歩將四氧化三鈷和碳酸鋰按摩爾比Li/Co比為I. 00的比例進(jìn)行機(jī)械混勻后將其裝入匣缽中，推入輥道爐內(nèi)，在1060°C的溫度下煅燒10小時(shí)后得到鈷酸鋰一次料，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)參數(shù)調(diào)控得到粒度分布集中的鈷酸鋰一次分級(jí)料；第二步按照四氧化三鈷重量計(jì)算，將為O. 2% TiO2、O. 1% RuO2和40%的去離子水先加入壓煮器中在室溫?zé)o壓カ下混合O. 5小時(shí)，再將鈷酸鋰分級(jí)料投入壓煮器中，通空氣并保持壓カ在O. 3Mpa，在150°C下連續(xù)攪拌5個(gè)小時(shí)，使其充分混合均勻；第三步將第二步所制得的漿料冷卻至室溫，釋放壓力后將物料取出放置于匣缽中，在80°C下于鼓風(fēng)干燥箱中烘干，并過200目篩網(wǎng)。第四步將第三步中裝載物料的匣缽?fù)迫胼伒罓t內(nèi)，在1000°C溫度下煅燒25小時(shí)后經(jīng)機(jī)械粉碎和分級(jí)即可得到成品。實(shí)施例3 第一歩將四氧化三鈷和碳酸鋰按摩爾比Li/Co比為I. 03的比例進(jìn)行機(jī)械混勻后將其裝入匣缽中，推入輥道爐內(nèi)，在1030°C的溫度下煅燒15小時(shí)后得到鈷酸鋰一次料，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)參數(shù)調(diào)控得到粒度分布集中的鈷酸鋰一次分級(jí)料；第二步按照四氧化三鈷重量計(jì)算，將為O. 4% Al2O3,0. 2% MgO和30%的去離子水先加入壓煮器中在室溫?zé)o壓カ下混合O. 5小時(shí)，再將鈷酸鋰分級(jí)料投入壓煮器中，通空氣并保持壓カ在O. 5Mpa，在130°C下連續(xù)攪拌7個(gè)小時(shí)，使其充分混合均勻；第三步將第二步所制得的漿料冷卻至室溫，釋放壓力后將物料取出放置于匣缽中，在100°C下于鼓風(fēng)干燥箱中烘干，并過200目篩網(wǎng)。
第四步將第三步中裝載物料的匣缽?fù)迫胼伒罓t內(nèi)，在1060°C溫度下煅燒10小時(shí)后經(jīng)機(jī)械粉碎和分級(jí)即可得到成品。上述三個(gè)實(shí)施例制得的包覆型鈷酸鋰的電化學(xué)性能如下
權(quán)利要求
1.一種包覆型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)將四氧化三鈷和碳酸鋰按Li/Co的摩爾比為I.O I. 07進(jìn)行機(jī)械混和，然后在1000 1060°C下于輥道爐煅燒10 25小時(shí)得到鈷酸鋰一次料，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)參數(shù)調(diào)控得到粒度分布集中的鈷酸鋰一次分級(jí)料； 2)以四氧化三鈷的重量計(jì)，將重量百分比為O.I O. 4%的金屬氧化物和/或O. I O.4%的金屬氫氧化物、30 50%的去離子水加入壓煮器中，在室溫、常壓下攪拌O. 5 I小時(shí)，再將鈷酸鋰一次分級(jí)料投入壓煮器中，通空氣并保持壓力在O. 3 O. 5MPa，在110 150°C下連續(xù)攪拌5 8小時(shí)，制得漿料； 3)將步驟2)制得的漿料冷卻，在80 120°C下鼓風(fēng)烘干后過200目篩網(wǎng)篩選； 4)將篩選得到的物料在1000 1060°C下于輥道爐煅燒10 25小時(shí)后再次機(jī)械粉碎、分級(jí)即可得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟I)中的四氧化三鈷為電池級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟2)中的金屬氧化物為Mg、Al、Cr、V、Ti、Y、Zr、Ru、Nb、Hf和Ta的氧化物中的一種或兩種，所述氫氧化物為Mg、Al、Cr、V、Ti、Y、Zr、Ru、Nb、Hf或Ta的氫氧化物，所述金屬氧化物和金屬氫氧化物的中位徑粒度小于3 μ m0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包覆型鈷酸鋰正極材料的制備方法，它包括以下步驟第一步，按照摩爾比通過高溫固相法于輥式窯爐中制備鈷酸鋰一次料，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)參數(shù)調(diào)控得到粒度分布集中的鈷酸鋰一次分級(jí)料。第二步，將鈷酸鋰一次分級(jí)料投入到盛有包覆材料和去離子水的壓煮器中，在一定壓力和溫度下，連續(xù)攪拌至充分混合均勻后放壓出料。第三步，將上一步制備的漿料，低溫烘干并過篩。第四步，將烘干的物料于輥式窯爐中高溫固相燒結(jié)，后經(jīng)機(jī)械粉碎、分級(jí)、冷卻后即得成品。采用本發(fā)明所述的方法生產(chǎn)出的包覆型鈷酸鋰材料具有電化學(xué)性能優(yōu)異、工藝穩(wěn)定且安全性能良好的特點(diǎn)，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01G51/00GK102842712SQ20121036548
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者吳孟濤, 徐寧, 靳佳, 楊曉亮, 孟凡玉 申請(qǐng)人:天津巴莫科技股份有限公司