[发明专利]一种高电压高能量长循环寿命钴酸锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料采用固相烧结法，调控钴酸锂中过渡金属Co的占位，使之一部分占据在R-3m相中的3a位，一部分占据在3b位，钴酸锂正极材料的分子通式为(Li_1-αCo_βA_γ)_3b(Li_εCo_1-λM_δ)_3aO₂，其中A、M为掺杂元素Ni、Mn、Co、Fe、Cu、Cr、V、Zr、Ti、Sc、Y、Nb、Mo、Zn、Al、Ga、Si、Sn、Ca、Na、K、Mg、La、Ce、B、F、Cl、Br、S、N或P中至少一种，0≤α≤0.1，0≤β≤0.2，0≤γ≤0.1，0≤ε≤0.1，0≤λ≤1，0≤δ≤1；具体制备步骤如下：

第1步、前驱体的制备：

第1.1步、将Co盐与掺杂元素A、M盐按照Co：A：M=1：x：y的摩尔比例溶于水中，得到金属离子混合溶液，使Co离子总摩尔浓度≥1 mol/L，备用，其中0≤x≤10，0≤y≤10；该步骤中添加的Co盐为CoSO₄，Co(NO₃)₂，CoCl₂或Co(CH₃COO)₂中的至少一种，Co盐可混合使用，A、M盐为含有A、M元素的水溶性盐；

第1.2步、配置沉淀剂溶液：沉淀剂为水溶性草酸盐、碳酸盐或氢氧化物，将沉淀剂溶解在水中，备用；

第1.3步、将沉淀剂溶液逐滴加入到盛有第1.1步中金属离子混合溶液的反应釜中，或者将沉淀剂溶液和金属离子混合溶液共同逐滴加入到反应釜中，搅拌至反应完全；反应过程中，利用pH调节剂调控离子沉淀速率，或利用表面活性剂调控沉淀物形貌；

第1.4步、将产生的沉淀物离心或抽滤分离，用去离子水及乙醇清洗沉淀物，将沉淀物置于鼓风烘箱中干燥，得到前驱体；

第2步、钴酸锂的预烧结,该步骤有两种方法：

方法1：将第1步制备得到的前驱体，再次添加A、M盐或氧化物，Li盐按照Co：再次添加的A：再次添加的M：Li的摩尔比例为1：κ：ν：η称量并混合均匀，其中0≤κ≤10，0≤ν≤10，0η≤41，所述Li盐可以是但不限于Li₂CO₃或CH₃COOLi；将混合物置于马弗炉中，在200～700℃下煅烧处理1—5小时，这里将得到的产物命名为预烧结钴酸锂；

方法2：取代第1步中前驱体的制备，直接将商业化的Co盐或氧化物，A、M盐或氧化物，Li盐按照Co：A：M：Li的摩尔比例为1：κ：ν：η称量并混合均匀，其中0≤κ≤10，0≤ν≤10，0η≤41；将混合物置于马弗炉中，在200～700℃下煅烧处理1—5小时，这里命名为预烧结钴酸锂；

第3步、钴酸锂的烧结：

将第2步中预烧结钴酸锂、再次添加的Li盐、A、M盐或氧化物按照Co：Li：A：M = 1：(1+ψ+x+y+κ+ν+τ+π-η)：τ：π的摩尔比例称量并混合均匀，其中ψ是为补偿高温煅烧引起Li损失而加入的过量Li盐的量，0≤ψ≤0.05，0≤x≤10，0≤y≤10，0≤κ≤10，0≤ν≤10，0η≤41，0≤τ≤10，0≤π≤10；将混合物置于马弗炉中700～1000℃下煅烧处理5—24小时，自然冷却至室温，即得高电压高能量长循环寿命钴酸锂正极材料。

2.如权利要求1所述的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，第2步钴酸锂的预烧结；方法1中的Li盐为Li₂CO₃或CH₃COOLi；方法2中商业化的Co盐或氧化物为CoC₂O₄·2H₂O、CoCO₃、Co(CH₃COO)₂、CoO、Co₂O₃或Co₃O₄中的至少一种，且Co盐可混合使用。