[发明专利]一种低成本高能量密度型钴酸锂材料的制备方法在审
申请号: | 201810665070.7 | 申请日: | 2018-06-26 |
公开(公告)号: | CN108807981A | 公开(公告)日: | 2018-11-13 |
发明(设计)人: | 许开华;丁文秀;徐世国;栗志涛;靳亚珲;宋健巍 | 申请(专利权)人: | 格林美(无锡)能源材料有限公司 |
主分类号: | H01M4/525 | 分类号: | H01M4/525;H01M10/0525 |
代理公司: | 北京双收知识产权代理有限公司 11241 | 代理人: | 曾晓芒 |
地址: | 214142 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 钴酸锂 制备 半成品 钴酸锂材料 低成本 高能量 煅烧 锂电池正极材料 有效节约成本 掺杂元素 成品材料 放电容量 循环性能 制备过程 重力作用 混合物 包覆的 大粒径 小颗粒 小粒径 分层 喷入 压实 种粒 钴源 运输 生产 | ||
本发明适用于锂电池正极材料技术领域,提供一种低成本高能量密度型钴酸锂材料的制备方法,通过将小粒径的钴源与大粒径的钴酸锂半成品、掺杂元素等混合煅烧,制备出钴酸锂成品材料,喷入适量的水避免了混合物在运输及煅烧过程中由于重力作用而出现分层,这种材料不仅能够达到大小两种粒径钴酸锂半成品混合包覆的压实密度,还能拥有更高的放电容量和更好的循环性能,同时省去了小颗粒钴酸锂半成品的制备过程,从而能够有效节约成本,进而提高生产效益。
技术领域
本发明属于锂电池正极材料技术领域,尤其涉及一种低成本高能量密度型钴酸锂材料的制备方法。
背景技术
钴酸锂因具有能量密度高、循环性能好、充放电电压平稳等优点,一直是广泛使用的锂离子电池正极材料,但由于钴酸锂材料价格高昂,使得其主要应用在能量密度要求高的3C电子产品中,特别是近年来钴原料价格一路飚升,大大增加了钴酸锂材料的制备成本,也极大地限制了钴酸锂材料的应用范围,目前行业内普遍采用的钴酸锂材料制备工艺如下:先制备出大小两种粒径的掺杂型钴酸锂材料,然后将它们以一定的比例与包覆元素进行混合,最终煅烧过筛得到钴酸锂成品材料,此工艺制备出的钴酸锂材料具有压实密度高、循环性能好的特点,但制备工序繁多,需要三次配料混合、三次煅烧、三次过筛,制备成本很高。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种低成本高能量密度型钴酸锂材料的制备方法,旨在解决现有的高能量密度型钴酸锂材料制备工序繁多,成本高的问题。
一种低成本高能量密度型钴酸锂材料的制备方法包括下述步骤:
步骤S1、将钴源A与锂源、掺杂元素L的来源化合物进行混合、烧结、粉碎、过筛,得到大粒径的钴酸锂材料R;
步骤S2、选择含有掺杂元素M的小粒径钴源B,将钴源B与钴酸锂材料R、锂源以及掺杂元素N的来源化合物质进行第一次混合,然后喷入适量的水,进行第二次混合,得到最终的混合物;
步骤S3、将最终的混合物放入高温箱式炉中煅烧,粉碎过筛后即得到高能量密度型钴酸锂材料。
进一步的,步骤S1中钴源A与锂源的锂钴元素摩尔比为1~1.07,掺杂元素L为Al、Mg、Ti、Zr、Si、F等元素中的一种或多种,钴酸锂材料R的粒径为15~20μm。
进一步的,步骤S2中第一次混合时混合物中的锂钴元素摩尔比为1,钴源B的粒径为2~6μm,掺杂元素M为Al、Mg、Ti、Ni、Mn等元素中的一种或多种;掺杂元素M的来源化合物是含有该元素的氢氧化物、草酸盐、硝酸盐、碳酸盐、氧化物中的一种或其中几种的混合物,掺杂元素M的掺杂量范围是200~5000ppm,掺杂元素N为Al、Mg、Ti、Zr、Si、F等元素中的一种或多种,掺杂量范围是200~5000ppm,第一次混合的时间为1~3h,第二次混合的时间为0.5~2h,喷入的水量为第一次混合后物料总质量的0.5~2%。
进一步的,步骤S1中钴源A和步骤S2中的钴源B是掺杂型或不掺杂型的四氧化三钴、氧化钴、氧化亚钴和氢氧化钴其中的一种或多种的混合物,钴源A和B的种类可以相同或者不相同,锂源是碳酸锂、氢氧化锂和草酸锂其中的一种或多种的混合物。
进一步的,步骤S3中,煅烧温度为800~950℃,煅烧时间为3~10h。
本发明的有益效果是:本发明通过将小粒径的钴源与大粒径的钴酸锂半成品、掺杂元素等混合煅烧,制备出钴酸锂成品材料,喷入适量的水避免了混合物在运输及煅烧过程中由于重力作用而出现分层,这种材料不仅能够达到大小两种粒径钴酸锂半成品混合包覆的压实密度,还能拥有更高的放电容量和更好的循环性能,同时省去了小颗粒钴酸锂半成品的制备过程,从而能够有效节约成本,进而提高生产效益。
附图说明
图1是本发明实施例1和对比例1的循环性能对比图;
图2是本发明实施例1的电镜图。
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