[发明专利]一种改性钴酸锂材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性钴酸锂材料的方法，属于锂离子电池技术领域，用一种简单的工艺将固态电解质嵌入正极材料钴酸锂的层与层之间，形成一种三明治夹心结构，提供了一种高循环性能，高倍率性能的安全稳定的正极材料。

背景技术

锂离子二次电池具有比容量大、充放电寿命、长无记忆效应、环境污染小等优点，自世纪年代初商业化以来，很快就替代镍镉和镍氢电池，广泛应用于移动电话笔记本电脑摄像机等便携式电器中。新型的锂离子电池材料的研究，对解决全球能源及环境问题具有十分重要的现实意义。

LiCoO₂作为目前商业化且使用量最大的锂离子电池正极材料，其生产工艺成熟，性能良好。但是，仍存在着许多缺点：抗过充能力差，循环性能不理想，其放电容量远未达到理论值274mA h g^-1，而现市场上LiCoO₂的比容量只有140mA h g^-1左右。同时，由于钴资源缺乏、价格昂贵、锂离子电池正极材料LiCoO₂因成本高等因素，制约了LiCoO₂在市场上的应用及发展。为了进一步提升LiCoO₂的性能，在生产工艺的改进方面做了大量的工作，取得了良好的效果，也有大量的研究通过掺杂和包覆对LiCoO₂进行改性，提升其倍率、循环性能。

发明内容

本发明的目的是为了改善商业钴酸锂循环性能差，抗过充能力差等缺点，而提供了一种改性钴酸锂材料的方法，通过一种简单的工艺，复合电解质材料Li_3xLa_2/3-xTiO₃及LiCoO₂，得到性能更好，更有前景的锂离子电池正极材料。

本发明的技术方案为：一种改性钴酸锂材料的方法，其具体步骤为：(1)取锂的可溶性化合物、镧的可溶性化合物和钛的可溶性化合物，按照目标产物Li_3xLa_2/3-xTiO₃(0.05≤x≤0.3)进行配料；(2)通过EDTA-CA络合得到Li_3xLa_2/3-xTiO₃溶胶；(3)将Li_3xLa_2/3-xTiO₃溶胶和LiCoO₂混合，其中Li_3xLa_2/3-xTiO₃质量占LiCoO₂质量的0.05～6％；恒温搅拌；然后在烘箱烘干，再在马弗炉中焙烧，焙烧温度控制在700～800℃，焙烧保温时间5～10小时；制得Li_3xLa_2/3-xTiO₃修饰的LiCoO₂。

优选上述的锂的可溶性化合物为硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂、含有锂的有机醇、含有锂的酸或者是含有锂的酯类化合物。

优选上述的镧的可溶性化合物为硝酸镧、氧化镧、碳酸镧或者氯化镧。

优选上述的钛的可溶性化合物为钛酸四丁酯或者四氯化钛。

优选上述的恒温搅拌温度为40～100℃，恒温搅拌时间为1～5；烘箱烘干温度为180～300℃，烘干时间为5～12h；焙烧升温速度为5～10℃min^-1。

步骤(2)中所述的通过EDTA-CA络合得到Li_3xLa_2/3-xTiO₃溶胶采用常规的EDTA-CA络合方法即可，譬如可参考M.Vijayakumar,Y.Inaguma et al.Chem.Mater.16(2004)2719-2724。

有益效果：

本发明所提供的方法可以改善商业钴酸锂的循环性能和倍率性能，极大的提升了LiCoO₂的使用前景，并且工艺流程简单，适合商业化。

附图说明

图1为本发明实施例1中产物的XRD图；

图2为本发明实施例1中产物的SEM图，其中a为LiCoO₂的SEM图，b为改性后的LiCoO₂-Li_3xLa_2/3-xTiO₃SEM图；

图3为本发明实施例1中产物的TEM图；

图4为本发明实施例1中产物的倍率曲线图；