[发明专利]一种碳/氧化锰包覆钴铝氧化物的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的涉及一种碳/氧化锰包覆钴铝氧化物的制备方法。

背景技术：

锂离子电池是指以嵌锂化合物作为正负极材料的电池。嵌锂化合物多为层状或框架结构，充放电过程中锂离子可在其层间可逆的嵌入与脱出而不改变其结构。与其他种类电池相比，锂离子电池具有开路电压高、循环寿命长、能量密度高、自放电低、无记忆效应、对环境友好等优点。锂离子电池广泛应用于手机、MP4、相机、笔记本电脑等便携式数码产品。

随着社会发展，锂离子电池的应用得到了进一步扩展。例如利用锂离子电池是目前储能密度最高的蓄电池这一条件，可以将锂离子电池与太阳能或风能转化成的电能储存起来，在供电不足的情况下以电能的形式释放出来满足人们的需求。

理想的正极材料应具有以下品质：电位高、比容量高、密度大(包括振实密度，压实密度)、安全性好、低温性能好、倍率性能佳和长寿命等。目前应用最为广泛的为LiCoO₂离子电池正极材料，但是其比容量较低，且对环境有一定的污染；LiMnO4具有价格低廉和安全性好等优点，但是Mn²⁺存在会Jahn-Teller畸变效应，循环性能差。钴铝氧化物作为锂离子电池材料的前驱体，其具有特殊的片层-孔道结构，具有比容量大、循环寿命长、充放电速度快，使用温度范围宽、贮存寿命长等优点，但是其导电性比较差，会导致氧化还原过程中电子转移的不通畅，从而影响其电化学性能，而且其在充放电循环过程中稳定性差，需要对其进行表面包覆。

发明内容：

本发明的目的是提供一种碳/氧化锰包覆钴铝氧化物的制备方法，该方法制备的产品在用作锂离子电池正极材料时具有较好的倍率性能和循环性能，安全性高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳/氧化锰包覆钴铝氧化物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钴盐、铝盐溶解于水，加入缓控剂得到混合溶液A，与沉淀剂分别以0.5-5升/小时、0.01-3升/小时的速度同时加入容器中进行共沉淀，沉淀物经过纯化、热定性、亚高温处理制得钴铝氧化物；

(2)将步骤(1)得到的钴铝氧化物与葡萄糖溶液混合，在180℃下，反应4-8h，自然冷却后过滤，再用去离子水、无水乙醇洗涤，干燥，得到碳包覆钴铝氧化物；

(3)将步骤(3)得到的碳包覆钴铝氧化物和高锰酸钾溶液、十二烷基硫酸钠混合搅拌均匀，在10-20℃下反应2-10h，然后过滤，干燥，得到碳/氧化锰包覆钴铝氧化物。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴中的一种或者多种混合，所述铝盐为氯化铝、硝酸铝中的一种或者二种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述缓控剂为柠檬酸、草酸中的一种或两种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述热定性的条件为50-130℃，压力0-0.1Mpa，氧气体积百分含量14-20％的空气气氛条件下，热定性1-5小时。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述高温重构的条件为500-800℃，压力0-0.1Mpa，氧气体积百分含量14-20％的空气气氛条件下，高温重构10-25小时。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述葡萄糖溶液的浓度为1moL/L，其与钴铝氧化物的质量比为50-100:1。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述碳包覆钴铝氧化物、高锰酸钾溶液、十二烷基硫酸钠的质量比为3:20-50:1。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述高锰酸钾的浓度为0.01-0.1moL/L。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述反应的温度为13℃，所述反应的时间为6h。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过调节高锰酸钾溶液的浓度以及反应温度和反应时间，同时添加分散剂，使得表面包覆的氧化锰分散性好，为纳米级，具有较大的比表面积，从而大大提高了锂离子电池的倍率性能和循环性能，同时在钴铝氧化物表面包覆碳，提高了正极材料的离子扩散性能，使其导电率大大提高，电化学性能好；

制备过程中无氨氮物质的排放，且反应条件温和，易于控制，对设备要求不高，原料简单，无毒，经济环保。

具体实施方式：

为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。