一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料制造技术

本发明专利技术涉及一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料。本发明专利技术属于锂离子电池正极材料技术领域。一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，其特点是：包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有四氧化三钴保护层，保护层Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的摩尔比为0.1‑10:99.9‑90；包覆四氧化三钴保护层采用的原料乙酸钴、有机酸的质量比为1‑5:40‑200，乙酸钴、有机酸和Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的总质量与有机溶剂的配比是1g:10‑20ml。本发明专利技术具有产品稳定性好，循环性能高，包覆效果好，有效提高了材料的电化学性能，制备工艺简单，操作方便，适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料
本专利技术属于锂离子电池正极材料
，特别是涉及一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料。
技术介绍
目前，新能源和可再生能源技术被公认是21世纪最重要的高新技术产业，其中电化学电源体系的发展方向为大容量、高功率和长寿命。锂离子电池体系是近些年出现的新型化学电源体系，具有重量轻、储能大、功率大、安全性能好、寿命长、自放电系数小等优点，已深入到人们生活的方方面面，广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、玩具、电动工具等等，是目前具有最高比能量的实用化二次电池体系。如今，随着电子产品功能的日新月异以及锂离子电池在电动车上的大规模应用，巨大、高速增长的市场对锂离子电池提出高比能、长寿命的迫切要求，锂离子电池性能的提高成为行业发展的关键，而限制锂离子电池发展的最大瓶颈就是锂离子电池正极材料。传统锂离子电池正极材料钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等的比容量一般都在200mAh/g以下，因此迫切要求开发出新的高比能锂离子电池正极材料，通过研究发现Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2是一种非常好的高比能富锂正极材料，其实际放电比容量可以达到250mAh/g以上，但是其稳定性以及循环性能还有待于进一步提高。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料。本专利技术的目的是提供一种具有产品稳定性好，循环性能高，包覆效果好，有效提高了材料的电化学性能，制备工艺简单，操作方便，适用范围广等特点的包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料。一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有四氧化三钴(Co3O4)保护层，其中保护层Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的摩尔比为0.1-10:99.9-90；原料乙酸钴、有机酸的质量比为1-5:40-200，乙酸钴、有机酸和Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的总质量与有机溶剂的配比是1g:10-20ml，原料经混合搅拌形成溶胶，60-120℃恒温干燥成干态凝胶，研磨后以5-10℃/min的升温速度加热至400-1000℃，在空气气氛下恒温煅烧2-24h，随后停止加热，自然冷却后即得到表面包覆有Co3O4的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2。本专利技术包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料所采取的技术方案是：一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，其特点是：包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有四氧化三钴保护层，保护层Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的摩尔比为0.1-10:99.9-90；包覆四氧化三钴保护层采用的原料乙酸钴、有机酸的质量比为1-5:40-200，乙酸钴、有机酸和Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的总质量与有机溶剂的配比是1g:10-20ml。本专利技术包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料还可以采用如下技术方案：所述的包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，其特点是：有机酸为柠檬酸、苹果酸、乙烯酸、乳酸或者酒石酸中的一种或几种的混合物。所述的包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，其特点是：有机溶剂为乙醇、乙酸戊酯、乙二醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。本专利技术具有的优点和积极效果是：包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料由于采用了本专利技术全新的技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：(1)本专利技术采用在含有有机酸的有机溶液中加入乙酸钴和富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2，得到了表面包覆了Co3O4的富锂正极材料。经过理化及电性能测试表明，包覆了Co3O4的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的基体结构没有改变，只是在其表面形成了Co3O4包覆保护层，保持富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2原有高比能性能的同时，具有有效阻止电解液与电极材料接触的作用，增加了材料在充放电过程中的稳定性，使得富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的循环性能得到了明显提升，进一步提高了材料的电化学性能；(2)本专利技术采用溶胶-凝胶法进行富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的表面包覆，得到的包覆层更加均匀、致密，极大地提高了包覆效果。附图说明图1是本专利技术富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2包覆Co3O4前后XRD的比较图；图2是本专利技术富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2包覆Co3O4前后循环性能曲线比较图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：参阅附图1和图2。一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有Co3O4保护层；保护层Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的摩尔比为0.1-10:99.9-90；原料乙酸钴、有机酸的质量比为1-5:40-200；所述乙酸钴、有机酸和Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的总质量与有机溶剂的配比是1g:10-20ml；所述有机酸为柠檬酸、苹果酸、乙烯酸、乳酸或者酒石酸中的一种或几种的混合物；所述有机溶剂为乙醇、乙酸戊酯、乙二醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，制备步骤：(1)将乙酸钴溶解在含有有机酸(作为螯合剂)的有机溶剂中，搅拌混合均匀，然后加入富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2，常温下持续搅拌8-24h，使其在分子水平上充分混合均匀形成溶胶；然后在继续搅拌的同时将溶胶加热至60-120℃，恒温持续搅拌至挥发掉溶剂，形成干燥的凝胶前躯体；(2)将步骤(1)中的干燥的凝胶前躯体研磨均匀，然后放入马弗炉中，以5-10℃/min的升温速度加热至400-1000℃，在空气气氛下恒温煅烧2-24h，随后停止加热，自然冷却后即得到表面包覆有Co3O4的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2。有机酸为柠檬酸、苹果酸、乙烯酸、乳酸或者酒石酸中的一种或几种的混合物；有机溶剂为乙醇、乙酸戊酯、乙二醇、异丙醇中的一种或几种的混合物；乙酸钴、有机酸的质量比为1-5:40-200；所述干燥的凝胶前躯体中Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的物质的量比为0.1-10:99.9-90；所述乙酸钴、有机酸和Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的总质量与有机溶剂的配比是1g:10-20ml。实施例1：一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有Co3O4保护层，其制备过程：将1.255g乙酸钴，加入到380ml乙醇中，然后再加入10g柠檬酸，搅拌使其溶解，然后加入20gLi1.2Ni0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，其特征是：包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有四氧化三钴保护层，保护层Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的摩尔比为0.1‑10:99.9‑90；包覆四氧化三钴保护层采用的原料乙酸钴、有机酸的质量比为1‑5:40‑200，乙酸钴、有机酸和Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的总质量与有机溶剂的配比是1g:10‑20ml。

【技术特征摘要】
1.一种包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料，其特征是：包覆有四氧化三钴保护层的富锂正极材料Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2表面包覆有四氧化三钴保护层，保护层Co3O4与Li1.2Ni0.176Co0.1Mn0.524O2的摩尔比为0.1-10:99.9-90；包覆四氧化三钴保护层采用的原料乙酸钴、有机酸的质量比为1-5:40-200，乙酸钴、有机酸和L...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭庆文，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12