[发明专利]一种具有双峰分布的高压实钴酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双峰分布的高压实钴酸锂正极材料及其制备方法，通过制备了具有双峰分布的高压实钴酸锂材料，和传统钴酸锂材料相比，材料具有更合理的粒度比例分布，小颗粒能最大程度填充到大颗粒紧密堆积的球体空隙中，材料中细分含量少，用其制备的全电池极片压实密度≥4.1g/cm³，大颗粒的高温性能和小颗粒的动力学优势能充分发挥，使得电池的体积比容量、循环和倍率性能得到了加强。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种具有双峰分布的高压实钴酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

在各个电子设备普及的现代随着智能手机和平板电脑等智能终端发展越来越快，要求元器件向高性能、轻薄化方向发展，电池市场上急需一种高能量密度正极材料的出现。

而在全新一代电池尚未问世之前，目前高端电池采用的高电压正极材料依然选择高电压钴酸锂，为了满足消费者对电池续航能力的要求，提高锂电池能量密度显得非常迫切。不断提升截止电压会导致正极材料与电解液的副反应加剧，安全性能的隐患增大。提高正极极片压实能力也可以提升电池的体积能量密度，且对安全性能影响较小。

目前人们使用的高能量密度正极材料普遍采用大小颗粒混合提升压实，电池极片压实高达4.2g/cm³。但是，现有LCO材料中存在细粉过多，大小颗粒粒度和比例不匹配等缺点，从而导致锂电池中压实密度不达标或者颗粒压碎，高温性能恶化。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种具有双峰分布的高压实钴酸锂正极材料及其制备方法，本发明所要解决的技术问题是：现有LCO材料中存在细粉过多，大小颗粒粒度和比例不匹配等缺点，从而导致锂电池中压实密度不达标或者颗粒压碎，高温性能恶化的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有双峰分布的高压实钴酸锂正极材料，包括高压实钴酸锂正极材料，所述高压实钴酸锂正极材料化学表达式为Li_1+a(M_qCo_1-q)O₂，其中0.01≤a≤0.06，0.001≤q≤0.01，所述高压实钴酸锂材料的颗粒度体积状态分布中，第一峰高H1的体积密度为1％至15％范围内的数值；第一峰宽L1粒度分布为1μm至10μm范围内的数值；第二峰高H2的体积密度为3％至15％范围内的数值；第二峰宽L2粒度分布为5μm至80μm范围内的数值。

作为本发明的进一步方案：所述Li_1+a(M_qCo_1-q)O₂中的M为Mn、Al、Ni、Zr、Y、Cr、Mg元素中的一种或多种。

作为本发明的进一步方案：所述高压实钴酸锂材料的D50中位径为8～18μm。

作为本发明的进一步方案：所述高压实钴酸锂材料通过振实密度仪测定振实密度≥2.4g/cm³。

作为本发明的进一步方案：所述第一峰高H1和第二峰高H2的体积密度范围包括L20.5≤H2/H1≤10，所述第一峰宽L1第二峰宽的粒度分布范围包括1≤L2/L1≤20。

作为本发明的进一步方案：所述高压实钴酸锂材料制备的电池极片压实密度为≥4.1g/cm³。

作为本发明的进一步方案：一种具有双峰分布的高压实钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤1，将氧化钴原料、碳酸锂和第一添加剂混合焙烧得到大颗粒钴酸锂。

步骤2，将氧化钴原料、碳酸锂和第一添加剂混合焙烧得到小颗粒钴酸锂。

步骤3，将大颗粒钴酸锂和小颗粒钴酸锂按照一定重量比例混合，加入第二添加剂后焙烧得到具有双峰分布颗粒度曲线的钴酸锂。