一种双金属元素共包覆钴酸锂材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种双金属元素共包覆钴酸锂材料及其制备方法，所述材料采用锂源和钴源先制得钴酸锂正极材料，再与含铝化合物和含钇化合物进行高温烧结，最后制得双金属元素包覆钴酸锂材料。本发明专利技术所述双金属元素共包覆钴酸锂材料在高压下仍具有较高的放电比容量和优异的容量保持率。且该制备方法工艺简单、收率高、能耗低，有利于产业化生产，具有广阔的应用前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属元素共包覆钴酸锂材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种双金属元素共包覆的钴酸锂材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着当前通讯设备、混合动力汽车等高精尖技术的快速发展，人们对于电池性能的要求不断地提高，研制开发具有高容量、长循环、高倍率的电池是目前电池领域的研究热点。锂离子电池和其他的二次电池相比较具备很多的优势，在人们的社会生活中的多个领域都起到了重要作用。
[0003]钴酸锂作为锂离子电池正极材料具有易制备、高能量密度、良好的循环性能和安全性能等优点，已被广泛应用于便携式电子设备，如手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品。但是，随着科技的发展，3C类电子产品逐渐向体积小、重量轻的方向发展。这就对钴酸锂材料的能量密度、循环寿命等性能提出了更高的要求。因此，进一步开发高电压、高容量和高循环性能的钴酸锂材料具有重要意义。

技术实现思路

[0004]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用锂源、钴源、含铝化合物和含钇化合物通过固相烧结法对钴酸锂材料进行包覆，制得双金属元素共包覆钴酸锂材料。该双金属元素共包覆钴酸锂材料在高压下仍具有较高的放电比容量和容量保持率，且该制备方法工艺简单、收率高，有利于产业化生产。
[0005]本专利技术的第一方面在于提供一种双金属元素共包覆钴酸锂材料，所述双金属元素共包覆钴酸锂材料由锂源、钴源、含铝化合物和含钇化合物经两次烧结制得。
[0006]本专利技术的第二方面在于提供一种根据本专利技术第一方面所述的双金属元素共包覆钴酸锂材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤1、将称量好的锂源和钴源混匀并烧结，制得钴酸锂正极材料；
[0008]步骤2、将称量好的含铝化合物和含钇化合物加入步骤1制得的钴酸锂正极材料中混匀；
[0009]步骤3、将步骤2中混合后的混合物进行烧结，制得双金属元素共包覆钴酸锂材料。
[0010]本专利技术提供的制备方法及由此制备的具有以下优势：
[0011](1)本专利技术直接以含铝和钇的化合物为包覆原料，采用固相法对钴酸锂进行高温烧结，该制备方法简单、收率高，更有利于产业化生产，具有广阔的应用前景；
[0012](2)本专利技术制得的铝钇共包覆的钴酸锂材料，电容量和循环性能优于传统的钴酸锂材料(未经过铝/钇共包覆的)；
[0013](3)本专利技术所述的双金属元素共包覆的钴酸锂正极材料具有较高的容量保持率和放电比容量。
附图说明
[0014]图1示出本专利技术实施例1制备的材料的SEM图；
[0015]图2示出本专利技术实施例2制备的材料的SEM图；
[0016]图3示出本专利技术实施例3制备的材料的SEM图；
[0017]图4示出本专利技术实施例4制备的材料的SEM图；
[0018]图5示出本专利技术对比例1制备的材料的SEM图；
[0019]图6示出本专利技术对比例2制备的材料的SEM图；
[0020]图7示出本专利技术对比例3制备的材料的SEM图；
[0021]图8示出本专利技术对比例1、2、3和实施例1、2、3和4制备的材料在4.6V0.5C的容量保持率曲线图；
[0022]图9示出本专利技术对比例1、2、3和实施例1、2、3和4制备的材料在不同电压和电流下的放电比容量图。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0024]本专利技术的第一方面在于提供一种双金属元素共包覆钴酸锂材料，该材料由锂源、钴源、含铝化合物和含钇化合物经两次烧结制得。
[0025]所述锂源选自乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、氧化锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或几种；优选地，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂和氧化锂中的一种或几种；更优选地，所述锂源选自碳酸锂和氢氧化锂中的一种或几种。
[0026]所述钴源选自乙酸钴、硝酸钴、硫酸钴、四氧化三钴、氢氧化钴、碳酸钴和氯化钴中的一种或几种；优选地，所述钴源选自氢氧化钴、碳酸钴和四氧化三钴中的一种或几种；更优选地，所述钴源为四氧化三钴。
[0027]所述含铝化合物选自氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、异丙醇铝、偏磷酸铝和磷酸铝中的一种或几种；优选地，所述含铝化合物选自氢氧化铝、氧化铝和磷酸铝中的一种或几种；更优选地，所述含铝化合物选自氧化铝和氢氧化铝中的一种或两种。
[0028]所述含钇化合物选自磷酸钇、偏磷酸钇、氧化钇、氢氧化钇、氟化钇、硝酸钇、异丙醇钇和碘化钇中的一种或几种；优选地，所述含钇化合物选自磷酸钇、偏磷酸钇、氧化钇和氢氧化钇中的一种或多种；更优选地，所述含钇化合物选自磷酸钇、偏磷酸钇和氧化钇中的一种或几种。
[0029]经试验发现，以含铝化合物和含钇化合物为包覆原料包覆钴酸锂正极材料，制得的双金属元素共包覆钴酸锂材料在高电压下仍具有较高的放电比容量和优异的循环性能，这可能是由于含铝化合物和含钇化合物经高温烧结后形成的包覆层，大大改善了材料的表面稳定性，从而提高材料的电化学性能。
[0030]所述锂源中锂元素、钴源中钴元素、含铝化合物中铝元素和含钇化合物中钇元素的摩尔比为(0.9～1.2)：1：(0.00001～0.0001)：(0.000001～0.00002)；优选为(0.9～1.2)：1：(0.00002～0.00007)：(0.000005～0.000015)；更优选为(1.0～1.2)：1：(0.00002～0.00004)：(0.000005～0.00001)。经试验发现，当锂源中锂元素、钴源中钴元素、含铝化
合物中铝元素和含钇化合物中钇元素的摩尔比为(0.9～1.2)：1：(0.00001～0.0001)：(0.000001～0.00002)时，制得的正极材料具有更好的电化学性能。
[0031]该双金属元素共包覆钴酸锂材料的中位粒径为5μm～19μm。
[0032]本专利技术所述双金属元素共包覆钴酸锂材料25℃电压4.6V，0.5C循环50周的容量保持率为87％～95％，25℃电压4.5V，0.1C的放电比容量为185～190mAh/g，25℃电压4.6V，0.5C的放电比容量为206～210mAh/g，25℃电压4.6V，0.1C的放电比容量为215～218mAh/g。
[0033]在本专利技术中，如制备本专利技术所述的双金属元素共包覆钴酸锂材料，其由包括以下步骤的方法制得：
[0034]步骤1、将称量好的锂源和钴源混匀并烧结，制得钴酸锂正极材料；
[0035]步骤2、将称量好的含钴化合物和含钇化合物加入步骤1制得的钴酸锂正极材料中混匀；
[0036]步骤3、将步骤2中混合后的混合物进行烧结，制得双金属元素共包覆钴酸锂材料。
[0037]步骤1中，所述钴酸锂正极材料的中位粒径为5μm～19μm。
[0038]中位粒径是指一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属元素共包覆钴酸锂材料，其特征在于，所述双金属元素共包覆钴酸锂材料由锂源、钴源、含铝化合物和含钇化合物经两次烧结制得。2.根据权利要求1所述的双金属元素共包覆钴酸锂材料，其特征在于，所述锂源选自乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、氧化锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或几种；所述钴源选自乙酸钴、硝酸钴、硫酸钴、四氧化三钴、氢氧化钴、碳酸钴和氯化钴中的一种或几种；所述含铝化合物选自氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、异丙醇铝、偏磷酸铝和磷酸铝中的一种或几种；所述含钇化合物选自磷酸钇、偏磷酸钇、氧化钇、氢氧化钇、氟化钇、硝酸钇、异丙醇钇和碘化钇中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的双金属元素共包覆钴酸锂材料，其特征在于，所述锂源中锂元素、钴源中钴元素、含铝化合物中铝元素和含钇化合物中钇元素的摩尔比为(0.9～1.2)：1：(0.00001～0.0001)：(0.000001～0.00002)。4.根据权利要求1所述的双金属元素共包覆钴酸锂材料，其特征在于，所述双金属元素共包覆钴酸锂材料25℃电压4.6V，0.5C循环50周的容量保持率为87％～95％，25℃电压4.5V，0.1C的放电比容量为185～190mAh/g，25℃电压4.6V，0.5C的放电比容量为206～210mAh/g，25℃电压4.6V，0.1C的放电比容量为215～218mAh/g。5.根据权利要求1所述的双金属元素共包覆钴酸锂材料，其由包括以下步骤的方法制备：步骤1、将称量好的锂源和钴源混匀并烧结，制得钴酸锂正极材料；步骤2、将称量好的含铝化合物和含钇化合物加入步骤1制得的钴酸锂正极材料中混匀；步骤3、将步骤2中混...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈恋，董振涛，魏卫，白珍辉，朱卫泉，苏迎春，
申请(专利权)人：中信国安盟固利电源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：