[发明专利]一种改性钴酸锂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种改性钴酸锂及其制备和应用，通过用一定量的纳米级锰酸锂包覆钴酸锂而得到电化学性能优异的改性钴酸锂；本发明提供的钴酸锂改性方法工艺简单，适合大规模工业生产；本发明提供的改性钴酸锂用于锂离子电池的正极材料，并使得锂离子电池循环性能优异。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的正极材料，具体涉及一种钴酸锂的改性及改性钴酸锂的应用。

背景技术

钴酸锂具有良好的电化学性能且生产工艺成熟，是使用量最大的锂离子电池正极材料之一。钴酸锂的理论比容量为274mAh/g，但由于层状钴酸锂的结构不稳定，在过度放电时，其层状结构会发生坍塌，形成尖晶石相，阻碍充电时锂离子的嵌入，使得其实际比容量只有120-140mAh/g。提高钴酸锂的实际比容量，可以提高充电截止电压，但这会加速钴酸锂结构破坏从而大幅降低循环寿命。为了提高钴酸锂的能量密度，同时为了解决在高电压充放电过程中相变化产生的体积变化、氧化析出以及钴的溶解致使其容量衰减快的问题，需要对钴酸锂进行更多的研究。

因此，亟需一种改性钴酸锂及其制备方法使得钴酸锂的能量密度高、结构更加稳定、制备方法简单，同时改善材料的循环性能。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人做了锐意研究，设计出一种改性钴酸锂，通过用一定量的纳米级锰酸锂包覆钴酸锂而得到电化学性能优异的改性钴酸锂；本发明提供的钴酸锂改性方法工艺简单，适合大规模工业生产，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种改性钴酸锂，所述改性是由锂盐包覆钴酸锂形成的，所述锂盐包括磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸钒锂，优选为锰酸锂。

第二方面，提供一种改性钴酸锂的制备方法，包括以下步骤：

1)加料；

2)在设定条件下混合；

3)在设定条件下烧结，得到最终产物。

第三方面，提供一种改性钴酸锂的用途，优选地，其应用于锂离子电池的正极材料，其用作正极材料制备的锂离子电池在3.0V-4.5V范围内，循环50次后，容量保持率仍可达94％，循环稳定性更好。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的改性钴酸锂通过在钴酸锂表面包覆一层尖晶石型锰酸锂嵌入的钴酸锂可以防止活性材料和电解液直接接触，从而减少内部钴的溶解导致的晶体结构的破坏；

(2)根据本发明提供的改性钴酸锂通过在钴酸锂表面形成的尖晶石型锰酸锂嵌入的钴酸锂可以减少充放电过程中内外层的应变差，减少结构破坏；

(3)根据本发明提供的改性钴酸锂在3.0V-4.5V范围内，循环50次后，容量保持率仍可达94％，改性后材料在高电压下具有良好的电化学循环稳定性；

(4)根据本发明提供的改性钴酸锂的制备方法工艺过程简单，而且包覆均匀，适合大批量生产。

附图说明

图1示出纯相钴酸锂的SEM图；

图2示出实施例1所得的改性钴酸锂的SEM图；

图3示出纯相钴酸锂和实施例1～5所得的改性钴酸锂的循环性能曲线图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。