[发明专利]一种掺杂包覆复合改性钴酸锂LCMO@BT及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种掺杂包覆复合改性钴酸锂LCMO@BT及其制备方法和应用。将镁化合物，钴化合物和锂盐球磨混合均匀；将混合物预烧，再高温煅烧，冷却得到镁掺杂的钴酸锂。随后，将钡盐加入弱酸水溶液中，加热搅拌至溶解；依次加入钛酸酯和镁掺杂的钴酸锂，加热搅拌均匀，静置分层，倒掉上清液，烘干，真空干燥。将混合物高温煅烧，冷却后得到产物LCMO@BT，可用于锂离子电池的超高压钴酸锂正极材料。本发明方法中，原料价廉易得，成本低，煅烧时间短，生产效率高，极易用于大规模工业生产，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种用于锂离子电池的超高压钴酸锂正极材料即掺杂包覆复合改性钴酸锂LCMO@BT的制备方法。

背景技术

自20世纪90年代初可充电锂离子电池进入消费者市场以来，它们以便携式电子产品革命的方式改变了全球通信。锂离子电池(LIBs)在很大程度上促成了移动革命，满足了我们对移动生活日益增长的需求。JohnB.Goodenough,M.StanleyWhittingham和AkiraYoshino对锂离子电池发展做出的巨大贡献可能也是他们获得2019年诺贝尔化学奖的原因。锂离子在1991年由索尼公司首次商业化，以钴酸锂(LiCoO₂)为正极，石油焦炭为负极。

LiCoO₂，作为LIBs的插层正极材料，于1980年首次被John B.Goodenough教授发现。在充放电循环循环时，每个LiCoO₂结构单元大约有50％的锂嵌入脱出，还能维持高导电率和稳定的结构。为了提高锂离子电池的能量密度，降低锂离子电池的成本，人们在开发新型LIBs正极材料方面付出了巨大的努力，其中一些已投入商业应用，例如LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(NCM,0x,y1)、LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)和xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni,Co,Mn等)。表1总结了常见的正极材料的电化学特性。其中，LiMn₂O₄、LiFePO₄、NCM和NCA已被用于电动汽车和大型储能系统。与所有其他正极材料相比，LiCoO₂具有许多独特的优势，包括高Li⁺/电子导电性，高致密密度(4.2g cm^-3)，良好的循环寿命和可靠性。因此，即使在基于LiCoO₂的LIBs诞生近30年后，LiCoO₂仍然是便携式电子市场的主导阴极材料。此外，通过提高充电过程中的上截止电压，LiCoO₂也显示出进一步提高能量密度的巨大潜力。如表1所示，LiCoO₂在4.45V时能量密度为740Whkg^-1，在4.55V时能量密度增加到840Wh kg^-1，与富锂正极相当。考虑到LiCoO₂的致密密度远大于富锂正极，基于LiCoO₂的锂离子正极表现出更高的体积能量密度，这是作为便携式设备电源的压倒性优势。

表1