[发明专利]锂离子电池钴酸锂正极材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是一种锂离子电池钴酸锂正极材料及制备方法。 

背景技术

锂离子电池具有比能量高、工作电压高、应用温度范围广、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，并已在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备领域中逐步替代传统的电源。对于锂离子电池来说，正极材料无论在成本方面还是在性能方面，都占有非常重要的地位。目前已经商业化的锂离子电池正极材料主要只有LiCoO₂，尽管LiCoO₂作为目前应用最广泛的商品化锂离子电池正极材料，然而在当前使用中LiCoO₂存在的问题主要是：(1)钻资源匮乏，成本高；(2)实际比容量只有理论比容量的60%～70%，性能还未达到最佳状态；(3)抗过充性能差，即过充电会迅速恶化降低电池的循环性能；(4)在45℃以上使用时自放电增加，容量下降，也不宜快速充电；(5)各厂家产品的循环寿命不等，差别大，生产工艺有待更进一步优化和完善；更重要的是，国内商品化的锂离子电池所用的LiCoO₂正极材料80%为国外进口，价格昂贵。因此，在研究LiCoO₂材料的基础上加速发展性价比高的电池正极材料从而完全取代进口材料，实现正极材料的国产化，提高国产锂离子电池的竞争力也具有非常重要的意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池包覆氧化铝的钴酸锂正极材料及制备方法，以提高锂离子电池的比容量以及改善循环性能。 

为实现上述目的，本锂离子电池钴酸锂正极材料，包括以下原材料：碳酸锂、四氧化三钴、碳酸氢钠和硫酸铝，其中硫酸铝与碳酸锂的摩尔比为：Al 0.5~2%，Li 98~99.5%。 

所述原材料的摩尔比为：硫酸铝 0.5%，碳酸锂 99.5%。 

所述原材料的摩尔比为：硫酸铝1%，碳酸锂 99%。 

所述原材料的摩尔比为：硫酸铝2%，碳酸锂 98%。 

所述正极材料的制作步骤如下： 

（1）称量碳酸锂和四氧化三钴置于蒸发皿中，加入乙醇，在磁力搅拌器下充分搅拌混匀；

（2）将步骤（1）所得混合物烘干后,转移到玛瑙研钵中，加入乙醇湿混匀，研磨均匀后在红外灯下烘干；

（3）将步骤（2）所得烘干物放置马弗炉中在800℃下烧结12小时；

（4）将步骤（3）所得产物分散在0.1mol/L的NaHCO₃溶液中，震荡搅拌30min；

（5）进行步骤（4）的搅拌时加入已称量的硫酸铝溶液，得到混合物；

（6）将步骤（5）所得混合物过滤、洗涤、干燥后，放置马弗炉中在300℃下烧结3小时，然后在600℃下煅烧8小时，研磨过筛后，得到最终产物。

本发明的实质性特点和进步是：采用湿法制备钴酸锂，然后用氧化铝对锂离子电池正极材料钴酸锂进行包覆改性，产品的形貌好、结构稳定、杂质含量少、放电容量高、循环性能好。 

附图说明

图1是未包覆氧化铝及包覆量为1%的钴酸锂的XRD图谱。 

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步说明： 

实施例1

锂离子电池钴酸锂正极材料，包括以下原材料：碳酸锂、四氧化三钴、碳酸氢钠和硫酸铝，其中原材料的摩尔比为：硫酸铝 1%，碳酸锂 99%。

制作步骤如下： 

（1）称量碳酸锂和四氧化三钴置于蒸发皿中，加入乙醇，在磁力搅拌器下充分搅拌混匀；

（2）将步骤（1）所得混合物烘干后,转移到玛瑙研钵中，加入乙醇湿混匀，研磨均匀后在红外灯下烘干；

（3）将步骤（2）所得烘干物放置马弗炉中在800℃下烧结12小时；

（4）将步骤（3）所得产物分散在0.1mol/L的NaHCO₃溶液中，震荡搅拌30min；

（5）进行步骤（4）的搅拌时加入已称量的硫酸铝溶液，得到混合物；

（6）将步骤（5）所得混合物过滤、洗涤、干燥后，放置马弗炉中在300℃下烧结3小时，然后在600℃下煅烧8小时，研磨过筛后，得到最终产物。