本发明专利技术公开了一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将钴盐溶液、铝碱混合溶液及络合剂混合，生成沉淀物；(2)将步骤(1)中的物料进行固液分离，洗涤沉淀物，并在特定的烘干温度下烘干得到干燥料，使得其中的氢氧化钴分解为氧化钴，而氢氧化铝仍稳定存在；(3)将步骤(2)得到的干燥料与氟铝酸铵混合后先在保护气氛下煅烧后，然后再在氧化性气体中保温后得到煅烧料；(4)将步骤(3)得到的煅烧料与含锂化合物混合后在有氧气氛下进行焙烧，得到所述氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料。该制备方法制备得到的正极材料具有较好的循环稳定性。循环稳定性。循环稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料及其制备方法
[0001]本专利技术属于锂电池正极材料
，特别涉及一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]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
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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，导致循环性能下降。
[0003]目前研究者对钴酸锂的改性方法主要为体相掺杂、表面包覆以及体相掺杂和表面包覆共同改性的方法提高正极材料的电化学性能，但是现有的改性方法所得改性钴酸锂正极材料仍然存在循环稳定性较差的缺点。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料及其制备方法，该制备方法制备得到的正极材料具有较好的循环稳定性。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将钴盐溶液、铝碱混合溶液及络合剂混合，生成沉淀物；(2)将步骤(1)中的物料进行固液分离，洗涤沉淀物，并在特定的烘干温度下烘干得到干燥料，使得其中的氢氧化钴分解为氧化钴，而氢氧化铝仍稳定存在；(3)将步骤(2)得到的干燥料与氟铝酸铵混合后先在保护气氛下煅烧后，然后再在氧化性气体中保温后得到煅烧料；(4)将步骤(3)得到的煅烧料与含锂化合物混合后在有氧气氛下进行焙烧，得到所述氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料。
[0007]优选的，步骤(1)中的混合方式为将钴盐溶液、铝碱混合溶液及络合剂并流到反应容器中进行反应并实时监控反应容器中物料的D50，当反应容器中物料的D50达到4.0
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8.0μm时，停止进料。
[0008]优选的，步骤(1)并流过程中控制搅拌速度为200
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500r/min、温度为70
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80℃、络合剂浓度为5
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10g/L，并保持钴盐中的钴加入量是混合溶液中钠的加入量的2倍。
[0009]优选的，步骤(2)中的烘干温度为160
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170℃。
[0010]优选的，步骤(2)中的烘干时间为2
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5h。
[0011]优选的，步骤(3)中干燥料与氟铝酸铵按照钴铝摩尔比10:(0.5
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2)进行混合。
[0012]优选的，步骤(3)中煅烧的方式为先将物料在惰性气体保护下升温，升温速率为0.5
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10℃/min，升温梯度为从室温升温至600
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800℃并保温1
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2h，然后再换通氧化性气体在600
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800℃下保温4
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6h。
[0013]优选的，步骤(4)中煅烧料与含锂化合物按照钴元素与锂元素的摩尔比为1:(1.0
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1.2)进行混合。
[0014]优选的，步骤(4)中焙烧的方式为在有氧气氛下焙烧，焙烧温度为1050
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1200℃，焙烧时间为6
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18h。
[0015]优选的，步骤(4)中的含锂化合物为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂中的至少一种。
[0016]优选的，步骤(1)中的络合剂为氨水。
[0017]优选的，步骤(1)所述氨水溶液的浓度为6.0
‑
12.0mol/L。
[0018]优选的，步骤(1)中钴盐溶液中的钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴中的至少一种。
[0019]优选的，步骤(1)中钴盐溶液的浓度为1.0
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2.0mol/L。
[0020]优选的，步骤(1)中铝碱混合溶液中包括四羟基合铝酸钠及氢氧化钠。
[0021]优选的，步骤(1)中铝碱混合溶液中氢氧化钠的浓度为1.0
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4.0mol/L，四羟基合铝酸钠的浓度为0.05
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0.4mol/L。
[0022]优选的，一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023](1)配制浓度为1.0
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2.0mol/L的钴盐溶液，钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴中的至少一种；
[0024](2)配制铝碱混合溶液作为沉淀剂，铝碱混合溶液中氢氧化钠的浓度为1.0
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4.0mol/L，四羟基合铝酸钠的浓度为0.05
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0.4mol/L；
[0025](3)配制浓度为6.0mol/L
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12.0mol/L氨水作为络合剂；
[0026](4)将步骤(1)配制的钴盐溶液、步骤(2)配制的铝碱混合溶液、步骤(3)配制的氨水并流加入到反应釜中进行反应，控制反应釜搅拌速度为200
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500r/min、釜内温度为70
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80℃、氨浓度为5
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10g/L，并保持钴盐中的钴加入量是混合溶液中钠的加入量的2倍；
[0027](5)当检测到反应釜内物料的D50达到4.0
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8.0μm时，停止进料；
[0028](6)将釜内物料进行固液分离，再用纯水洗涤沉淀物，在160
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170℃下烘干2
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5h，得到干燥料；
[0029](7)按照钴铝摩尔比10:(0.5
‑
2)，将步骤(6)所得干燥料与氟铝酸铵混合均匀后，置于管式炉中通入惰性气体保护升温，升温速率为0.5
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10℃/min，升温梯度为从室温升温至600
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800℃保温1
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2h，然后换通氧化性气体继续600
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800℃保温4
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6h，经冷却、破碎、过筛后，得到煅烧料；
[0030](8)按照钴元素与锂元素的摩尔比为1:(1.0
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1.2)，将步骤(7)所得煅烧料与碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂中的至少一种混合后在空气气氛下焙烧，焙烧温度为1050
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1200℃，焙烧时间为6
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18h，之后经破碎、过筛、除铁，即得氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料。
[0031]一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料，由如上所述的制备方法制备得到。
[0032]一种电池，包括如上所述的氟铝共掺杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将钴盐溶液、铝碱混合溶液及络合剂混合，生成沉淀物；(2)将步骤(1)中的物料进行固液分离，洗涤沉淀物，并在特定的烘干温度下烘干得到干燥料，使得其中的氢氧化钴分解为氧化钴，而氢氧化铝仍稳定存在；(3)将步骤(2)得到的干燥料与氟铝酸铵混合后先在保护气氛下煅烧后，然后再在氧化性气体中保温后得到煅烧料；(4)将步骤(3)得到的煅烧料与含锂化合物混合后在有氧气氛下进行焙烧，得到所述氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料。2.根据权利要求1所述的一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的混合方式为将钴盐溶液、铝碱混合溶液及络合剂并流到反应容器中进行反应并实时监控反应容器中物料的D50，当反应容器中物料的D50达到4.0
‑
8.0μm时，停止进料。3.根据权利要求1所述的一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的烘干温度为160
‑
170℃。4.根据权利要求1所述的一种氟铝共掺杂的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中干燥料与氟铝酸铵按照钴铝摩尔比10:(0.5
‑
2)进行混合。5....
【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，谢英豪，李爱霞，张学梅，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：
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