[发明专利]一种锡基钴酸锂前驱体的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种锡基钴酸锂前驱体的制备方法及其应用，通过加入钴盐溶液、沉淀剂以及络合剂进行反应，得到沉淀物，沉淀剂为碳酸盐和锡酸盐的混合溶液，煅烧沉淀物，将煅烧料与二氧六环混合球磨，对球磨产物进行加热加压处理，即得。本发明通过碳酸盐与锡酸盐共混，与钴盐生成碳酸钴和锡酸钴的共沉淀物，煅烧后形成四氧化三钴与二氧化锡的混合物，利用二氧六环进行溶剂热压，使颗粒之间相互产生了联结，形成了晶界通道，在掺杂锡的同时，提升了材料的导电性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锡基钴酸锂前驱体的制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高、自放电小、对环境友好等优点，被广泛应用于便携式电子产品及新能源汽车。目前常用的锂离子正极材料中，钴酸锂因其具有生产工艺简单，克容量高，循环性能稳定，压实密度高等优点而被广泛使用于便携式电子产品中。钴酸锂理论容量为274mAh/g，但是实际容量只有140mAh/g左右，这是因为设置的充放电电位为2.5-4.2V，在这电压区间内只能有近一半的锂离子能够脱出。理论上提高钴酸锂的充电截止电压就会有更多的锂离子进行脱嵌，从而获得较大的容量。但是高电压下的钴酸锂由于深度脱出锂离子，使得材料内部结构坍塌，发生不可逆的相变，并伴随着钴的溶出，导致容量衰减，循环性能下降。为了提高钴酸锂在高电压下充放电循环过程中的结构稳定性，通常采用掺杂其它元素的方法来维持材料的结构稳定性。

然而，常用的掺杂元素有Al、Mg、Cr、Ni、Mn等，掺杂后可以稳定结构。然而，掺杂物多为氧化物，其电子导电性和离子导电性差，结构致密，导致钴酸锂电导率低，在充放电过程中，形成高的界面电阻，倍率性能降低，影响钴酸锂的电化学性能的发挥，在制备正极片时，需要添加导电剂来提高整体的导电性；也有通过掺杂碳材料来增加导电性的，然而碳材料的掺杂仅仅改变了材料的导电性，并未起到稳定材料结构的目的。

因此，亟需一种既能够增加钴酸锂材料导电性又能稳定材料结构的掺杂方法。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锡基钴酸锂前驱体的制备方法及其应用，该方法通过掺杂锡元素在稳定材料结构的同时，提高材料的导电性。

根据本发明的一个方面，提出了一种锡基钴酸锂前驱体的制备方法，包括以下步骤：

S1：并流加入钴盐溶液、沉淀剂以及络合剂进行反应，反应结束后固液分离，得到沉淀物，所述沉淀剂为碳酸盐和锡酸盐的混合溶液；

S2：所述沉淀物先在惰性气氛下煅烧，再在氧化性气氛下煅烧，得到煅烧料；

S3：将所述煅烧料与二氧六环混合，球磨，得到球磨产物，对所述球磨产物进行加热加压处理，即得所述锡基钴酸锂前驱体。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述钴盐溶液的浓度为1.0-2.0mol/L。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述钴盐溶液为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴的溶液中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述沉淀剂中碳酸盐的浓度为1.0-2.0mol/L，锡酸盐的浓度为0.05-0.2mol/L。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述反应过程中保持钴盐溶液中钴的加入量是混合溶液中金属离子加入量的2±0.1倍。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述络合剂为氨水，所述氨水的浓度为6.0-12.0mol/L。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述反应的温度为70-80℃。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述反应过程中，控制反应物料中氨浓度为5-10g/L。