钴酸锂正极材料及正极片的制备方法、锂电池、电子设备技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，特别涉及一种钴酸锂正极材料及正极片的制备方法、锂电池、电子设备。该制备方法包括：将锂的化合物、钴的化合物、钌的化合物、钛的化合物、铝的化合物、钡的化合物与锌的化合物，按预定化学计量比混合获得混合物；将混合物进行研磨烧结处理后，得到所需的钴酸锂正极材料。将Ru、T i、A l、B a、Z n掺杂到钴酸锂晶格中，在这五种不同改性元素的作用下，实现钴酸锂电池在高截止电压下电容量、倍率特性及循环寿命的提升。倍率特性及循环寿命的提升。倍率特性及循环寿命的提升。

Lithium cobalt oxide cathode material and preparation method of cathode sheet, lithium battery and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
钴酸锂正极材料及正极片的制备方法、锂电池、电子设备


[0001]本专利技术涉及锂电池
，特别涉及一种钴酸锂正极材料及正极片的制备方法、锂电池、电子设备。

技术介绍

[0002]以钴酸锂作为正极材料的锂离子电池由于其高能量密度、大压实密度、充放电电压稳定且工作电压高等特点，一直在电池市场中占据主导地位。但是，理想的锂离子电池正极材料应该是Li
+
和e
‑
的混合导体，具有平衡的电子电导率和离子电导率，然而钴酸锂正极材料中，电子电导率(10
‑3S
·
cm
‑1)远远高于离子电导率(10
‑8S
·
cm
‑1)，如此低的离子电导率不仅会使Li
+
在钴酸锂正极材料体相中的传输缓慢，而且在正极电解液界面处会产生较大的极化，因此限制了钴酸锂正极材料发挥出更高的容量。另外，在高截止电压下工作时，钴酸锂的晶格发生剧烈变化，会失去氧发生从六方相到单斜相的不可逆相变，而单斜相结构极其不稳定，会导致钴酸锂电池电化学性能的快速衰减。为解决高截止电压下钴酸锂电池电容量、材料循环性能、倍率性能差的问题，提升钴酸锂正极材料的离子电导率，实有必要提供一种多元素共掺杂钴酸锂正极材料克服这些缺陷。

技术实现思路

[0003]为解决高截止电压下钴酸锂电池电容量、材料循环性能、倍率性能差的问题，本专利技术提供一种钴酸锂正极材料及正极片的制备方法、锂电池、电子设备。
[0004]本专利技术为了解决上述技术问题，提供以下技术方案：
[0005]一种钴酸锂正极材料的制备方法，其包括以下步骤：将锂的化合物、钴的化合物、钌的化合物、钛的化合物、铝的化合物、钡的化合物与锌的化合物，按照化学计量比混合获得混合物，对应的化学计量比包括： n(Li):n(Co):n(Ru):n(Ti): n(Al):n(Ba):n(Zn)＝(1
‑
1.1):(0.9
‑
1):(0.001
‑
0.002) :(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002)；将混合物进行研磨烧结处理后，得到所需钌
‑
钛
‑
铝
‑
钡
‑
锌五元共掺杂的钴酸锂正极材料。
[0006]优选地，锂的化合物包括氢氧化锂、磷酸锂、乙酸锂、硝酸锂、碳酸锂中的一种或几种；钴的化合物包括四氧化三钴、醋酸钴、硝酸钴中的一种或几种；钌的化合物包括但不限于氧化钌；钛的化合物包括但不限于氧化钛；铝的化合物包括氧化铝、氢氧化铝中的一种或几种；钡的化合物包括碳酸钡、氢氧化钡中的一种或几种；锌的化合物包括氧化锌、氢氧化锌中的一种或几种。
[0007]优选地，将混合物进行研磨烧结处理具体包括如下步骤：
[0008]将混合物与研磨物料、有机溶剂混合，在进行研磨处理后进行烘干处理，得到烘干物；
[0009]将烘干物进行研磨后在第一温度下进行预烧结，得到预烧结物；及将预烧结物进行二次研磨后，在第二温度下再进行烧结，得到所需钌
‑
钛
‑
铝
‑
钡
‑
锌五元掺杂的钴酸锂正
极材料。
[0010]优选地，在第一温度下进行预烧结包括在900
‑
1100℃下进行预烧结8
‑
12h；
[0011]优选地，在第二温度下再进行烧结包括在750
‑
900℃温度下进行烧结8
‑
12h。
[0012]本专利技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：
[0013]一种钴酸锂正极材料，其包括将钌
‑
钛
‑
铝
‑
钡
‑
锌五元掺杂钴酸锂材料，化学组成包括LiCo1‑
X
Ru
X
Ti
X
Al
X
Ba
X
Zn
X
O2，其中，x取值范围包括0.001
‑
0.002。
[0014]本专利技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：
[0015]一种正极片，其包括如上所述的钴酸锂正极材料。
[0016]本专利技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：
[0017]一种正极片的制备方法，用于制备如上所述的正极片，其包括如下步骤：将所述钴酸锂正极材料、乙炔黑及聚偏氟乙烯按预定比例的质量比混合，加入NMP，制成正极浆料；将所述正极浆料形成在集流体上并干燥得到正极片。
[0018]本专利技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：
[0019]一种锂电池，其包括如上所述的正极片。
[0020]本专利技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：
[0021]一种电子设备，其包括承载装置和如上所述的锂电池，所述锂电池设置在承载装置上。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供的一种钴酸锂正极材料及正极片的制备方法、锂电池、电子设备具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术提供的钴酸锂正极材料的制备方法，将锂的化合物、钴的化合物、钌的化合物、钛的化合物、铝的化合物、钡的化合物与锌的化合物，按照化学计量比混合获得混合物，对应的化学计量比包括：n(Li):n(Co):n(Ru):n(Ti): n(Al):n(Ba):n(Zn)＝(1
‑
1.1):(0.9
‑
1):(0.001
‑ꢀ
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑ꢀ
0.002)；将混合物进行研磨烧结处理后，得到所需钌
‑
钛
‑ꢀ
铝
‑
钡
‑
锌五元共掺杂的钴酸锂正极材料，通过将改性作用机制不相同的五种元素Ru、Ti、Al、Ba、Zn掺杂到钴酸锂(LiCoO2，LCO)晶格中，实现钴酸锂正极材料在高截止电压下电容量、材料循环性能和倍率性能的提升。
[0024]2、具体地，针对不同的需求，选择合适的原料制备所需的钴酸锂正极材料，从而使钴酸锂正极材料在锂电池中获得更广泛的应用。
[0025]3、本专利技术提供的钴酸锂正极材料的制备方法，通过将混合物与研磨物料、有机溶剂混合，在进行研磨处理后进行烘干处理，得到烘干物；烘干物通过两次研磨两次烧结，可提高钴酸锂正极材料晶格结构的稳定性。
[0026]4、本专利技术提供的钴酸锂正极材料的制备方法，通过在 900
‑
1100℃下进行预烧结8
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：将锂的化合物、钴的化合物、钌的化合物、钛的化合物、铝的化合物、钡的化合物与锌的化合物，按照化学计量比混合获得混合物，对应的化学计量比包括：n(Li):n(Co):n(Ru):n(Ti):n(Al):n(Ba):n(Zn)＝(1
‑
1.1):(0.9
‑
1):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002):(0.001
‑
0.002)；将混合物进行研磨烧结处理后，得到所需钌
‑
钛
‑
铝
‑
钡
‑
锌五元共掺杂的钴酸锂正极材料。2.如权利要求1所述的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：锂的化合物包括氢氧化锂、磷酸锂、乙酸锂、硝酸锂、碳酸锂中的一种或几种；钴的化合物包括四氧化三钴、醋酸钴、硝酸钴中的一种或几种；钌的化合物包括但不限于氧化钌；钛的化合物包括但不限于氧化钛；铝的化合物包括氧化铝、氢氧化铝中的一种或几种；钡的化合物包括碳酸钡、氢氧化钡中的一种或几种；锌的化合物包括氧化锌、氢氧化锌中的一种或几种。3.如权利要求1所述的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：将混合物进行研磨烧结处理具体包括如下步骤：将混合物与研磨物料、有机溶剂混合，在进行研磨处理后进行烘干处理，得到烘干物；将烘干物进行研磨后在第一温度下进行预烧结，得到预烧结物；及将预烧结物进行二次研磨后，在第二温度下再进行烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，马祥，韩江，张晓琨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：