掺钠碳酸钴、四氧化三钴、锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池和3C产品技术

本申请提供一种掺钠碳酸钴、四氧化三钴、锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池和3C产品，涉及锂离子电池领域。掺钠碳酸钴，其钠含量为0.065％

【技术实现步骤摘要】
掺钠碳酸钴、四氧化三钴、锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池和3C产品


[0001]本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种掺钠碳酸钴、四氧化三钴、锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池和3C产品。

技术介绍

[0002]随着3C产品更新换代越发频繁，3C产品“轻薄化、耐用化”是一个发展趋势，这对锂离子电池能量密度以及循环稳定性提出更高要求。然而目前钴、锂金属价格节节攀升，进一步提高了3C消费类电池成本。
[0003]现有技术普遍通过Ni、Mn等离子的掺杂来提高电池性能以及降低成本。
[0004]因此，研发出含有新的掺杂元素的锂离子电池及其正极材料、前驱体和原料，以降低成本、提升性能，成为研究的热点。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种掺钠碳酸钴、四氧化三钴、锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池和3C产品，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]本申请提供一种掺钠四氧化三钴，其原料包括的掺钠碳酸钴，掺钠四氧化三钴满足以下条件中的至少一个：
[0008]a.掺钠四氧化三钴中钠的含量为0.1wt％
‑
1.0wt％；
[0009]b.掺钠四氧化三钴中还包括其它掺杂元素；其它掺杂元素包括Ni、Mn、Mg、Al、Zr、La、W、Ti中的一种或多种；其它掺杂元素的掺杂量分别为Al:0.4
‑
1.2wt％，Mg:0.08
‑
0.5wt％，Ni:0.1
‑
3wt％，Mn:0.1
‑
2wt％，La:0.05
‑
0.3wt％，Zr:0.1
‑
0.3wt％，Ti:0.05
‑
0.3wt％，W:0.1
‑
0.5wt％；
[0010]c.掺钠四氧化三钴的粒度D50为13μm
‑
20μm，掺钠四氧化三钴粒度分布(D90
‑
D10)/D50为0.4
‑
0.8；
[0011]d.掺钠四氧化三钴的孔隙率分布拟合R2值＞0.9；
[0012]e.所述掺钠四氧化三钴的原料包括掺钠碳酸钴。
[0013]本申请提供一种掺钠碳酸钴，其钠含量为0.065wt％
‑
0.67wt％。
[0014]优选地，掺钠碳酸钴中包括其它掺杂元素，其它掺杂元素为Ni、Mn、Mg、Al、Zr、La、W、Ti中的一种或多种；
[0015]优选地，Al的掺杂量为0.26wt％
‑
0.78wt％，除Al外其它掺杂元素的总掺杂量为0.05wt％
‑
3.2wt％；
[0016]优选地，掺钠碳酸钴的粒度D50为14μm
‑
24μm，掺钠碳酸钴的粒度分布(D90
‑
D10)/D50为0.4
‑
0.8。
[0017]本申请还提供一种掺钠锂离子电池正极材料，其原料包括的掺钠四氧化三钴。
[0018]本申请还提供一种的掺钠碳酸钴的制备方法，包括：
[0019]将包括钴盐水溶液、碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液在内的原料混合，反应得到掺钠碳酸钴；
[0020]优选地，混合包括：将钴盐水溶液、碳酸钠和碳酸氢铵的混合溶液通入底液中；
[0021]优选地，底液为10
‑
100g/L的碳酸氢铵水溶液；
[0022]优选地，反应包括多个阶段；
[0023]多个阶段中，加入钴盐水溶液、碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液的混合溶液的流量各自独立的依次增大；
[0024]优选地，碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液的混合溶液中碳酸钠与碳酸氢铵的质量比为0.01
‑
0.6：1。
[0025]优选地，多个阶段包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段；
[0026]第一阶段中，钴盐水溶液的流量为反应釜可用容积的3％/h
‑
4％/h，碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液的混合溶液的流量为反应釜可用容积的8％/h
‑
10％/h，继续反应直至粒度D50至7
‑
9μm；
[0027]第二阶段中，钴盐水溶液的流量为反应釜可用容积的4％/h
‑
5％/h，碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液的混合溶液的流量为反应釜可用容积的10
‑
12％/h，继续反应直至粒度D50至10
‑
13μm；
[0028]第三阶段中，钴盐水溶液的流量为反应釜可用容积的5
‑
6％/h，碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液的混合溶液的流量为反应釜可用容积的13％/h
‑
14％/h，继续反应直至粒度D50至13
‑
16μm；
[0029]第四阶段中，钴盐水溶液的流量为反应釜可用容积的6％/h
‑
7％/h，碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液的混合溶液的流量为反应釜可用容积的15％/h
‑
17％/h，继续反应至终点粒度D50为14
‑
24μm；
[0030]优选地，钴盐溶液还包括其它掺杂元素水溶液，其它掺杂元素水溶液中的掺杂元素包括Ni、Mn、Mg、Al、Zr、La、W、Ti中的一种或多种。
[0031]本申请还提供一种的掺钠四氧化三钴的制备方法，包括：
[0032]将掺钠碳酸钴进行第一煅烧得到掺钠四氧化三钴；
[0033]优选地，第一煅烧的温度为700℃
‑
900℃，第一煅烧时间为1
‑
3h。
[0034]本申请还提供一种的掺钠锂离子电池正极材料的制备方法，包括：
[0035]将掺钠四氧化三钴与锂源混合，然后进行第二煅烧得到掺钠锂离子电池正极材料，掺钠锂离子电池正极材料为掺钠钴酸锂；
[0036]优选地，制备方法满足以下条件中的一个或多个：
[0037]f.锂源包括碳酸锂；
[0038]g.锂源中的锂与掺钠四氧化三钴中的钴和其它掺杂元素的摩尔量之和的比值为(1.02
‑
1.05)：1；
[0039]h.第二煅烧包括一次烧结和二次烧结；一次烧结包括：将物料从室温升温至500℃
‑
900℃，保温2h
‑
10h，然后升温至900℃
‑
1150℃，保温5h
‑
20h，然后冷却；二次烧结包括：将一次烧结得到的物料从室温升温至800℃
‑
1100℃，保温5h
‑
20h，然后冷却。
[0040]本申请还提供一种锂离子电池，其原料包括的掺钠锂离子电池正极材料。
[0041]本申请还提供一种3C产品，包括的锂离子电池。
[0042]与现有技术相比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺钠四氧化三钴，其特征在于，所述掺钠四氧化三钴满足以下条件中的至少一个：a.所述掺钠四氧化三钴中钠的含量为0.1wt％
‑
1.0wt％；b.所述掺钠四氧化三钴中包括其它掺杂元素；所述其它掺杂元素包括Ni、Mn、Mg、Al、Zr、La、W、Ti中的一种或多种；所述其它掺杂元素的掺杂量分别为Al:0.4
‑
1.2wt％，Mg:0.08
‑
0.5wt％，Ni:0.1
‑
3wt％，Mn:0.1
‑
2wt％，La:0.05
‑
0.3wt％，Zr:0.1
‑
0.3wt％，Ti:0.05
‑
0.3wt％，W:0.1
‑
0.5wt％；c.所述掺钠四氧化三钴的粒度D50为13μm
‑
20μm，所述掺钠四氧化三钴的粒度分布(D90
‑
D10)/D50为0.4
‑
0.8；d.所述掺钠四氧化三钴的孔隙率分布拟合R2值＞0.9；e.所述掺钠四氧化三钴的原料包括掺钠碳酸钴。2.一种掺钠碳酸钴，其特征在于，其钠含量为0.065wt％
‑
0.67wt％。3.根据权利要求2所述的掺钠碳酸钴，其特征在于，所述掺钠碳酸钴中还包括其它掺杂元素，所述其它掺杂元素为Ni、Mn、Mg、Al、Zr、La、W、Ti中的一种或多种；优选地，Al的掺杂量为0.26wt％
‑
0.78wt％，除Al外其它掺杂元素的总掺杂量为0.05wt％
‑
3.2wt％；优选地，所述掺钠碳酸钴的粒度D50为14μm
‑
24μm，所述掺钠碳酸钴的粒度分布(D90
‑
D10)/D50为0.4
‑
0.8。4.一种掺钠锂离子电池正极材料，其特征在于，其原料包括权利要求1所述的掺钠四氧化三钴。5.一种如权利要求2或3所述的掺钠碳酸钴的制备方法，其特征在于，包括：将包括钴盐水溶液、碳酸钠水溶液和碳酸氢铵水溶液在内的原料混合，反应得到所述掺钠碳酸钴。6.根据权利要求5所述的掺钠碳酸钴的制备方法，其特征在于，所述混合包括：将所述钴盐水溶液、碳酸钠和碳酸氢铵的混合溶液通入底液中；优选地，所述底液为10
‑
100g/L的碳酸氢铵水溶液；优选地，所述反应包括多个阶段；多个阶段中，加入所述钴盐水溶液、所述碳酸钠水溶液和所述碳酸氢铵水溶液的混合溶液的流量各自独立的依次增大；优选地，所述碳酸钠水溶液和所述碳酸氢铵水溶液的混合溶液中所述碳酸钠与所述碳酸氢铵的质量比为0.01
‑
0.6：1；优选地，所述多个阶段包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段；所述第一阶段中，所述钴盐水溶液的流量为反应釜可用容积...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏勇，翁毅，周明涛，黄明，胡骏康，卿毕尧，訚硕，
申请(专利权)人：湖南中伟新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：