钴酸锂正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钴酸锂正极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
钴酸锂正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池和用电装置


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种钴酸锂正极材料及其制备方法
、
正极极片
、
二次电池和用电装置
。

技术介绍

[0002]钴酸锂是锂离子电池常用的正极材料，因其具有优越的循环稳定性
、
优越的可逆性和高能量密度，且易于制备，因此钴酸锂是最具吸引力的正极材料之一
。
采用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池在各种便携式电子产品的快速发展中发挥了关键作用，如移动电话
、
笔记本电脑
、
电动工具和小型无人机等
。
[0003]相关技术中通常采用固相法制备钴酸锂，该制备过程简单
、
成本低
。
但在高电压钴酸锂生产过程的气流破碎或者机械破碎工序中会产生1％至5％的钴酸锂细粉，钴酸锂在高电压环境工作时容量循环保持率低，因此需要将其与正常物料分离
。
钴酸锂细粉的主要成分依然为钴酸锂，但其残余碱含量一般在
0.04
％
‑
1.1
％，明显高于正常物料，将导致制作电池正极极片时加工性能差，无法作为正常正极材料进行使用
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种钴酸锂正极材料及其制备方法
、
正极极片
、
二次电池和用电装置，以将钴酸锂细粉用于钴酸锂正极材料的制备，实现钴酸锂细粉的重复利用
。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种钴酸锂正极材料，所述钴酸锂正极材料中钴氧化物杂相的含量为
1100ppm
‑
1700ppm
，所述钴酸锂正极材料的表面还附着有以游离形式存在的钴酸锂细粉
。
[0006]在一些实施例中，所述钴酸锂正极材料具有下述特征中的至少一项：
[0007](1)
所述钴酸锂正极材料的平均粒径
D50
为3μ
m
‑9μ
m
，粒径分布图中出峰的半峰宽为
1.45
‑
1.6
；
[0008](2)
所述钴酸锂正极材料的比表面积为
0.52m2/g
‑
0.60m2/g
；
[0009](3)
所述钴酸锂正极材料在
150MPa
下的压实密度为
3.34m2/g
‑
3.6g/cm3。
[0010]本专利技术的第二方面提供了一种本专利技术第一方面的钴酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0011]对包括钴源
、
锂源和钴酸锂细粉的混合物料进行第一阶段烧结处理，升温后进行第二阶段烧结处理，制备钴酸锂正极材料
。
[0012]在一些实施例中，所述第一阶段烧结处理的温度为
500℃
‑
900℃
，时间为
1h
‑
5h
；和
/
或
[0013]所述第二阶段烧结处理的温度为
950℃
‑
1100℃
，时间为
4h
‑
9h。
[0014]在一些实施例中，所述钴酸锂细粉的质量占所述钴源的质量的百分比为
0.1
％
‑
12
％
。
[0015]在一些实施例中，所述钴酸锂正极材料的制备方法包括如下条件中的至少一项：
[0016](1)
所述锂源中含有的锂元素和所述钴源中含有的钴元素的摩尔比为1‑
1.08:1
；
[0017](2)
所述锂源包括氢氧化锂
、
碳酸锂和草酸锂中的一种或多种；
[0018](3)
所述钴源包括氢氧化钴
、
四氧化三钴
、
氧化钴
、
碳酸钴和羟基氧化钴中的一种或多种；
[0019](4)
所述混合物料还包括添加剂，所述添加剂包括含有金属元素
M
的氧化物
、
氢氧化物
、
硝酸盐
、
硫酸盐
、
碳酸盐和复合氧化物中的一种或多种；
[0020]可选地，所述金属元素
M
包括过渡金属
、
碱土金属和稀土金属中的一种或多种；
[0021]可选地，所述添加剂的质量占所述钴源质量的
1000ppm
‑
4000ppm。
[0022]在一些实施例中，所述制备方法还包括：对所述第二阶段烧结处理后的烧成物料进行破碎处理；
[0023]可选地，所述破碎处理采用的方式为气流破碎
。
[0024]本专利技术的第三方面提供了一种正极极片，其包括本专利技术第一方面的钴酸锂正极材料或采用本专利技术第二方面的方法制备得到的钴酸锂正极材料
。
[0025]本专利技术的第四方面提供了一种二次电池，包括本专利技术第三方面的正极极片
。
[0026]本专利技术的第五方面提供了一种用电装置，包括本专利技术第四方面的二次电池
。
[0027]上述提及的钴酸锂正极材料及其制备方法
、
正极极片
、
二次电池和用电装置，钴酸锂正极材料中钴氧化物杂相含量明显降低，钴酸锂正极材料的电性能明显提升；同时钴酸锂正极材料的表面还附着有以游离形式存在的钴酸锂细粉，钴酸锂细粉的存在可提升钴酸锂正极材料的比表面积
、PSD(
颗粒粒径分布
)
半峰宽和压实密度，进而提升钴酸锂正极材料的比容量
、
能量密度和倍率性能
。
[0028]此外，制备钴酸锂正极材料时采用两段式烧结工艺，可有效提高原料反应充分程度，降低产品中钴氧化物杂相的含量，有效提升成品电性能；同时将钴酸锂细粉与钴源及锂源同时加入，可降低工艺复杂程度，还可提升制得的钴酸锂正极材料的比表面积
、
半峰宽和压实密度；并且采用该制备方法可有效提高
4.25V
倍率性钴酸锂材料的比容量
、
能量密度以及倍率性能
。
此外，该钴酸锂正极材料的制备方法实现了钴酸锂细粉的回收利用，降低了钴酸锂的整体生产成本
。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0030]图1为本专利技术实施例1中的钴酸锂正极材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钴酸锂正极材料，其特征在于，所述钴酸锂正极材料中钴氧化物杂相的含量为
1100ppm
‑
1700ppm
，所述钴酸锂正极材料的表面还附着有以游离形式存在的钴酸锂细粉
。2.
如权利要求1所述的钴酸锂正极材料，其特征在于，所述钴酸锂正极材料具有下述特征中的至少一项：
(1)
所述钴酸锂正极材料的平均粒径
D50
为3μ
m
‑9μ
m
，粒径分布图中出峰的半峰宽为
1.45
‑
1.60
；
(2)
所述钴酸锂正极材料的比表面积为
0.52m2/g
‑
0.60m2/g
；
(3)
所述钴酸锂正极材料在
150MPa
下的压实密度为
3.34m2/g
‑
3.6g/cm3。3.
一种如权利要求1至2任一项所述的钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对包括钴源
、
锂源和钴酸锂细粉的混合物料进行第一阶段烧结处理，升温后进行第二阶段烧结处理，制备钴酸锂正极材料
。4.
如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段烧结处理的温度为
500℃
‑
900℃
，时间为
1h
‑
5h
；和
/
或所述第二阶段烧结处理的温度为
950℃
‑
1100℃
，时间为
4h
‑
9h。5.
如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钴酸锂细粉的质量占所述钴源的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：段阳会，严光阔，魏贝贝，侯恩明，刘旋，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：