[发明专利]一种钴酸锂的包覆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种钴酸锂的包覆工艺。          

背景技术

在目前商品化的锂离子电池正极材料中，钴酸锂（LiCoO₂）由于电化学性能相对较为稳定，循环性能好，电压平台较高，与电解液的相容性好，其组成的正极膜片的压实密度可以达到4.1g/cm³，且不影响电池性能，是应用最广泛、最为成熟的正极材料。

但是锂离子电池中的钴酸锂，充电电压在4.3V以上时，Li_xCoO结构开始变形，热稳定性变差，导致循环性能变差，而钴酸锂完全脱锂的产物CoO₂结构稳定性很差，易坍塌造成安全问题，因此钴酸锂锂离子电池在实际应用中一般以充电保护电压4.2V为上限，防止过充导致结构破坏，但这样钴酸锂在充放电中只能放出0.5个Li⁺，使得钴酸锂只能发挥其一半的理论容量。

因此，如何得到结构稳定性高的LiCoO₂材料，以提高电池的容量与循环性能成为LiCoO₂的一个发展方向。

对LiCoO₂进行表面包覆是提高钴酸锂电池容量与循环性能的最有效的方法之一，不同的包覆工艺对LiCoO₂的结构有着直接的影响，所得到的LiCoO₂的性能也不尽相同。

中国专利公开号CN1556551A，公开日2004年12月22日，公开了一种锂离子电池正极材料的表面包覆工艺，该工艺采用金属化合物以及锂化合物为包覆原料与起始正极材料，加入到溶剂中、水或它们的混合物中，通过调节pH值使金属化合物水解并吸附在正极材料上，形成类溶胶；然后将类溶胶烘干后，在高温下焙烧，形成由LiMeO₂包覆正极材料，式中Me为Al、Sn、Zn中一种。该工艺中采用金属化合物以及锂化合物共同作为包覆原料，成本较高；该工艺中需要调节pH值至碱性才能使金属化合物水解并吸附在正极材料上形成类溶胶，调节pH在一定程度上增加了操作步骤；此外，正极活性物质与包覆原料混合加入溶剂、水或它们的混合物中后，由于此时未调节pH，包覆原料不会完全包覆在正极活性物质表面，会发生团聚从而产生沉淀，当调节pH后，这些沉淀会水解并吸附在正极活性物质表面形成类溶胶，烘干、焙烧后得到的正极材料表面包覆不均匀，团聚严重，导致循环性能差，而且直接对正极材料进行焙烧，会使得各组分产生偏析，甚至会导致Li元素的析出，从而大大影响包覆后的正极材料的电性能，同时该方法的焙烧过程为一次焙烧过程，也就是直接在恒定温度下进行焙烧，在焙烧过程中颗粒会由于剧烈干燥从而引起炸裂，造成颗粒不均匀，从而也会大大影响包覆后的正极材料的电性能以及循环性能。

此外，中国专利公开号CN1697212A，公开日2005年11月16日，公开了一种锂离子电池正极材料钴酸锂的处理方法，该方法需将正极材料溶解在溶剂中得到分散液，再不断搅拌调节pH，接着将一种或多种包覆金属M的盐类化合物溶液投入到所述分散液中进行水解，水解产物M（OH）n吸附在活性物质表面，最后经烘干、焙烧后得到被金属氧化物覆盖的正极材料。其不足之处在于，该方法为保证正极材料包覆的均匀性，需使正极材料完全溶解，溶剂使用量大，成本较高；该方法还需要将分散液的pH控制在11左右，在工业化生产中操作难度较大，不适合大批量的生产；该方法中，水解产物M（OH）n吸附在活性物质表面时，易造成活性物质的晶粒过度生长，导致最后得到活性物质颗粒大小不均匀，影响其性能，而且该方法中同样是直接对正极材料进行焙烧，同样会使得各组分产生偏析，甚至会导致Li元素的析出，同样的，该方法的焙烧过程为一次焙烧过程，在焙烧过程中颗粒会由于剧烈干燥从而引起炸裂，造成颗粒不均匀，从而大大影响包覆后的正极材料的电性能及循环性能。

 

发明内容

本发明是为了克服现有钴酸锂包覆工艺所存在的上述不足，提供了一种钴酸锂的包覆工艺，该包覆工艺步骤简单，成本低，适合工业化大批量生产，得到的包覆后的钴酸锂包覆均匀、团聚少，具有良好的电化学性能。

 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钴酸锂的包覆工艺，包括以下步骤：