[发明专利]一种超声喷雾煅烧合成LiCoO2

说明书

本发明公开了一种超声喷雾煅烧合成LiCoO₂粉体的方法，包括以下步骤：将锂源、钴源投入超纯水中混合，得到原料溶液；将原料溶液超声雾化后喷入络合剂溶液中，搅拌混合，冷冻干燥，得到前驱体；将前驱体煅烧处理，得到LiCoO₂粉体。本发明还公开了一种LiCoO₂粉体在锂离子电池正极中应用。本发明通过超声喷雾法能够实现不同反应物之间的均匀混合，从而显著提高反应速率，降低合成温度、减少反应时间，加速反应物和产物的扩散，同时促进新相的形成，控制颗粒的尺寸和分布。合成的LiCoO₂粉体制作的电池具有优异的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种超声喷雾煅烧合成LiCoO₂粉体的方法及其应用。

背景技术

随着智能手机、平板等移动数码的广泛普及，对锂离子电池的需求日益增加，同时对锂离子电池材料和技术提出了更高的要求。LiCoO₂是最早实现商业化应用的锂离子电池材料之一，也是目前在移动数码领域应用最多的正极材料， LiCoO₂材料性能的提高和大规模生产对移动数码产品的优化和更新换代非常重要。目前，LiCoO₂的合成方法有固相反应法、水热合成法、微波合成法等。高温固相合成虽然已经用于工业化生产，但该方法合成温度高、合成时间长，且合成的粉体颗粒大、均匀性差。水热合成法具有物相均一、粉体粒径小、过程简单等优点，但其大规模制备比较困难，循环性能较差。微波合成温度低、时间短、产物电化学活性高，但大规模制备较困难。因此，开发出倍率性能、循环性能更好的LiCoO₂材料，且适合大规模制备的方法非常重要。

超声喷雾法是利用超声波垂直作用于在出液口处与空气接触形成的液-气界面，超声波的能量使溶液表面形成张力波，随着超声波作用的持续，能量不断地累积，表面张力波所具有的能量不断增强，当其达到一定值时，张力波的波峰处的液体将变成雾粒飞出，形成均匀、细小且具有一定能量的微雾状液滴，然后喷射到另一溶液中，可以实现两种溶液间的均匀分散。因此，超声喷雾法能够实现不同反应物之间的均匀混合，从而显著提高反应速率，降低合成温度、减少反应时间，加速反应物和产物的扩散，同时促进新相的形成，控制颗粒的尺寸和分布。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种超声喷雾煅烧合成 LiCoO₂粉体的方法及其应用，本发明通过超声喷雾法能够实现不同反应物之间的均匀混合，从而显著提高反应速率，降低合成温度、减少反应时间，加速反应物和产物的扩散，同时促进新相的形成，控制颗粒的尺寸和分布。利用合成的LiCoO₂粉体制作的电池具有优异的倍率性能和循环性能。

本发明提出的一种超声喷雾煅烧合成LiCoO2粉体的方法，包括以下步骤：

S1、将锂源、钴源投入超纯水中混合，得到原料溶液；

S2、将原料溶液超声雾化后喷入络合剂溶液中，搅拌混合，冷冻干燥，得到前驱体；

S3、将前驱体煅烧处理，得到LiCoO₂粉体。

优选地，在S1中，锂源为草酸锂、醋酸锂、硝酸锂的至少一种；

优选地，钴源为硝酸钴和/或乙酸钴；

优选地，在S1中，锂源中锂离子的浓度为0.03-0.06mol/L，钴源中钴离子的浓度为0.03-0.06mol/L；

优选地，锂离子与钴离子的比例为0.9-1.1。

优选地，在S2中，络合剂溶液为聚丙烯酸溶液。

优选地，在S2中，聚丙烯酸分子量为30-50万，聚丙烯酸溶液的浓度为 10-20g/L。