一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法及包含其的锂离子电池技术

本发明专利技术提供的一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，包括：将氢氧化物溶解于磷酸溶液中，反应获得磷酸二氢盐溶液，然后加入钴盐，调节pH为9

【技术实现步骤摘要】
一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法及包含其的锂离子电池


[0001]本专利技术属于功能材料制备领域，涉及一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法及包含其的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是20世纪90年代发展起来的一种新型二次储能电池，由于具有高能量、长寿命、低消耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，被广泛应用于电子领域。而制约锂离子电池工业化推广的瓶颈之一就是正极材料。目前，锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等，其中LiCoO2作为最早实现商用的锂离子电池正极材料，具有高的电压和高的能量密度，已广泛应用于小型消费类电池中，特别是智能手机、平板电脑等数码类产品。随着5G的发展以及全球数码产品的不断普及和升级，LiCoO2的市场需求持续增长，每年增长率达10％，但是国内钴资源短缺，钴产量增长缓慢，远不能满足国内市场的需求，导致80％钴的供应需要进口，且经常受非洲等原材料过出口政策的影响，LiCoO2的价格长期居高不下。由于消费类数码产品性能的迅猛提升，对锂离子电池的能量密度和充放电速率要求也越来越高，而以LiCoO2为正极的锂离子电池性能尚不能满足日益提高的性能要求。综上所述，如何降低LiCoO2软包装锂离子电池成本，并有效地提升电池性能(容量、倍率和循环方面)具有非常重要的研究意义，

技术实现思路

[0003]本专利技术针对已有锂离子电池正极材料存在的不足，提供一种新颖的方法制备了偏磷酸盐包覆钴酸锂材料，获得的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料成本低廉，应用于锂离子电池中，可提高电池性能。
[0004]本专利技术的第一个方面提供了一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，包括：
[0005]将氢氧化物溶解于磷酸溶液中，反应获得磷酸二氢盐溶液，然后加入钴盐，调节pH为9
‑
13，进一步反应后，将得到的沉淀物洗涤至中性，烘干，得前驱体；
[0006]将前驱体、锂源、乙基纤维素溶于有机溶剂中进行球磨，将得到的溶胶状混合物烘干、煅烧得到偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。
[0007]作为优选，所述氢氧化物为氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镧、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钇、氢氧化钾、氢氧化钕、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铌、氢氧化锶中的一种或多种。
[0008]作为优选，所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的一种或多种。
[0009]作为优选，所述氢氧化物与所述钴盐的摩尔质量比为1：(20
‑
80)。
[0010]作为优选，所述进一步反应温度为35
‑
100℃，反应时间为30
‑
120min。
[0011]作为优选，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂中的一种或多种。
[0012]作为优选，所述锂源的添加量以Li与Co的摩尔比为(0.9
‑
1.1):1计算。
[0013]作为优选，乙基纤维素占前驱体、锂源、乙基纤维素总量的0.5
‑
5.0wt％。
[0014]作为优选，以1
‑
5℃/min的速率升温至600
‑
900℃进行煅烧，煅烧时间为0.5
‑
5h。
[0015]本专利技术的另一个方面是提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极材料包含上述制备的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。
[0016]作为优选，所述正极材料包括偏磷酸盐包覆钴酸锂材料、导电剂、粘结剂，所述偏磷酸盐包覆钴酸锂材料、导电剂、粘结剂的质量比为100：(0.1
‑
5.0)：(0.1
‑
5.0)。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0018](1)本专利技术采用磷酸二氢盐和钴盐共同沉淀的制备方法，有利于偏磷酸盐均匀包覆在钴酸锂颗粒上；
[0019](2)本专利技术在前驱体和锂源中加入乙基纤维素球磨，添加乙基纤维素可以获得更均匀的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料；
[0020](3)本专利技术通过原位聚合方式获得了偏磷酸盐包覆钴酸锂材料，所采用的制备方法简单，易操作，可以实现规模化生产；
[0021](4)本专利技术获得的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料可作为锂离子电池的正极材料，大大提高锂离子电池的放电容量及循环稳定性；
[0022](5)生成偏磷酸盐的原料成本整体比生成钴酸锂成本低，因此本专利技术获得的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料比纯钴酸锂材料成本低廉，可以大幅度降低锂离子电池原材料制造成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术对比例3制备的钴酸锂材料的扫描电镜图；
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的偏磷酸铝包覆钴酸锂材料的扫描电镜图。
具体实施方式
[0025]在下文中，针对本专利技术的偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法和包含其的锂离子电池将详细地描述实施方式，然而，这些实施方式是示例性的，本专利技术公开内容不限于此。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法包括：将氢氧化物溶解于磷酸溶液中，反应获得磷酸二氢盐溶液，然后加入钴盐，调节pH为9
‑
13，进一步反应后，将得到的沉淀物洗涤至中性，烘干，得前驱体；
[0027]将前驱体、锂源、乙基纤维素溶于有机溶剂中进行球磨，将得到的溶胶状混合物烘干、煅烧得到偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。
[0028]控制反应条件，使得氢氧化物与磷酸反应生成磷酸二氢盐，磷酸二氢盐与钴盐在碱性条件下反应获得前驱体，该前驱体与锂源、乙基纤维素溶于有机溶剂中进行球磨，烘干后，经过煅烧，前驱体中的磷酸二氢盐高温煅烧生成偏磷酸盐，钴盐与锂源原位复合形成钴酸锂，最终获得有偏磷酸盐包覆的钴酸锂材料。
[0029]下面将详细地介绍该制备过程：
[0030]本专利技术的氢氧化物优选为氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镧、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钇、氢氧化钾、氢氧化钕、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铌、氢氧化锶中的一种或多种，控制反应条件使得氢氧化物与磷酸反应生成对应的磷酸二氢盐，如氢氧化铝与磷
酸反应，按化学计量比控制反应温度为120
‑
170℃，获得磷酸二氢铝；氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镧、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钇、氢氧化钾、氢氧化钕、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铌、氢氧化锶与磷酸反应分别生成磷酸二氢钡、磷酸二氢钙、磷酸二氢锂、磷酸二氢镧、磷酸二氢钠、磷酸二氢铝、磷酸二氢钇、磷酸二氢钾、磷酸二氢钕、磷酸二氢镁、磷酸二氢锌、磷酸二氢铌、磷酸二氢锶。
[0031]在获得的磷酸二氢盐溶液中加入钴盐，钴盐优选为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的一种或多种，然后加入碱溶液调节溶液pH为9
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13，所述碱溶液优选为氢氧化钠溶液和/或氨水溶液，进一步优选为氢氧化钠溶液和氨水溶液，通过氢氧化钠和氨水的共同调节，使得pH调制更加精准，缓和反应剧烈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括：将氢氧化物溶解于磷酸溶液中，反应获得磷酸二氢盐溶液，然后加入钴盐，调节pH为9
‑
13，进一步反应后，将得到的沉淀物洗涤至中性，烘干，得前驱体；将前驱体、锂源、乙基纤维素溶于有机溶剂中进行球磨，将得到的溶胶状混合物烘干、煅烧得到偏磷酸盐包覆钴酸锂材料。2.根据权利要求1所述偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化物为氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镧、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钇、氢氧化钾、氢氧化钕、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铌、氢氧化锶中的一种或多种。3.根据权利要求1所述偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的一种或多种。4.根据权利要求1所述偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化物与所述钴盐的摩尔质量比为1：(20
‑
80)。5.根据权利要求1所述偏磷酸盐包覆钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述进一步反应温度为35
‑
100℃，反应时间为30
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：孙珊珊，孙嘉隆，赵亚，易刘波，黄浩，马伟华，
申请(专利权)人：宁波维科新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：