[发明专利]一种高压实的高倍率型高电压钴酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了钴酸锂正极材料的制备方法，该方法采用固相混合、烧结和破碎分级的步骤，合理控制工艺参数制备D50为11.1～15.0μm的单晶钴酸锂材料和D50为3.0～5.0μm的类单晶钴酸锂材料，并将两种材料级配后，再与包覆物混合后，进行二次烧结、粗破碎和解离，得到所需的钴酸锂正极材料。本发明的制备方法工艺简单易控、生产成本低、绿色环保、生产效率高、产品性能优良，制备的正极材料的粒径D50为6.0～14.0μm，压实密度为3.96～4.1g/cm³，该正极材料组装的全电池在3.0～4.45V电压测试范围内具有优异的循环性能和倍率性能，能满足高压实、高倍率和高充放电电压的需求。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，特别涉及一种高压实的高倍率型高电压钴酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

随着电子技术的高速发展，电子产品的不断升级换代，对钴酸锂电池的能量密度要求也越来越高。目前提高钴酸锂的充放电电压来提高电池的能量密度是大势所趋，将电池电压提升为4.4V及更高电压，可以在不增加电池中活性物质的条件下显著提高电池的容量，是提高电池能量密度的有效途径之一，对于满足高端便携设备的高能量密度以及续航要求具有重大意义，因此国内钴酸锂电池材料正向着高电压方向发展。此外，提高钴酸锂材料的压实密度，从而增加单位体积的容量，也是提高钴酸锂电池的能量密度的另外一种方式。

钴酸锂是最早商业化的锂离子电池正极材料，广泛应用于手机、数码等电池领域。随着应用范围的不断扩展，对钴酸锂作为正极材料的锂离子电池的要求也在不断更新。如现在兴起的车模、航模、船模、电子烟、电动汽车等领域，现在也开始使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池作为动力来源。这些商品需要持续的大电流充放电来满足其使用需要，因此在这些新的应用领域，对钴酸锂的倍率性能也有更高的要求。

发明人申请了公开号为CN109326781 A的关于高电压钴酸锂正极材料的发明，该发明高电压钴酸锂产品的压实密度可以到4.1g/cm³～4.15g/cm³，但该产品的倍率性能还有待提高，如该发明实施例1和实施例2中1C/0.2C的倍率性能为95.25～95.44%，这种倍率性能远不能满足倍率型产品对大电流充放电的要求。此外，发明人正在申请的《一种高倍率、高压实、高电压钴酸锂正极材料的制备方法》发明中，虽然钴酸锂正极材料20C/0.2C的倍率性能为≥97.0%，完全满足倍率型产品对大电流充放电的要求，但是该发明的产品压实密度虽然可以到3.7g/cm³～3.95g/cm³的较高水平，对体积能量密度要求更高的电池，需要钴酸锂材料的压实密度达到更高。本发明制备的高压实的高倍率型高电压钴酸锂正极材料，充分利用大粒径和小粒径材料的优势，把大小颗粒按照一定的比例进行级配提高材料的压实密度，材料的压实密度可以到3.96g/cm³～4.1g/cm³的更高水平，从而进一步提升体积能量密度；同时大颗粒为单晶形貌，小颗粒为类单晶形貌，目的是充分发挥不同形貌的优势，制备出压实更高、兼顾倍率、首次库伦效率、容量和循环性能的高电压材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单易控、生产成本低、绿色环保、生产效率高、产品性能优良的高压实的高倍率型高电压钴酸锂正极材料的制备方法。

为实现以上目标，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种上述的高压实的高倍率型高电压钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备大粒径钴酸锂材料A：采用固相混合的方法混料，然后进行一次烧结、再进行粗粉碎，采用流化床气流粉碎分级一体机进行破碎和分级，制备D50为11.1～15.0 μm的材料A，所述材料A为M和M’共掺杂的钴酸锂材料；所述钴酸锂材料的形貌为单晶；