本发明专利技术涉及LiCoO2材料。所述材料包含能够通过如下方法得到的LiCoO2粒子，在所述方法中，对包含基本八面体形状粒子的Co(OH)2粒子、或从包含基本八面体形状粒子的Co(OH)2得到的Co3O4粒子、或包含基本八面体形状粒子的Co3O4粒子，以及锂盐进行加热。本发明专利技术还涉及所述Co(OH)2粒子和所述Co3O4粒子。所述LiCoO2材料特别是能够用作Li离子电池中的正极材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂钴氧化物材料
技术介绍
锂钴氧化物(LiCoO2)是Li离子电池(LIB)中最重要的正极材料之一。由于LIB的电池性能高度依赖于正极材料，因此用作正极材料的LiCoO2粒子的性质非常重要。例如，粒子的密度和粒度分布以及杂质最小量，是影响例如LIB尺寸及安全的因素。LiCoO2粒子的典型合成包括在过量锂盐存在的情况下在空气中在高温下( 1000°C )烧结钴氧化物或氢氧化物前体和锂盐。通常，LiCoO2S子的粒度由烧结方法决定而不是由钴前体或锂盐决定。为了获得所希望粒子密度和粒子粒度而通过使用高Li/Co摩尔比例和长烧结时间从小粒度钴前体制得的LiCoO2粒子，由于微细粒子凝聚成较大粒子而显示出不规则的粒子形状。烧结之后，需要通过研磨法来分解形成的粒子。在这样的过程中，容易生成细料，但是难以控制所形成LiCoO2粒子的粒度和粒度分布。通过高Li/Co比例制得的LiCoO2正极材料在LIB循环期间显示出气体产生的增力口。这种类型的特性虽然在制造圆柱形电池时是可接受的，但是在制造封闭于薄铝箔中的层压电池时却是不希望的。因此，更微细级别的LiCoO2通常用于这种应用中，以避免所述的由于气体产生而导致的问题。此外，由于为了制造具有良好电池性能的正极材料，必须使用高于理论所需的Li/Co比例，因此还有追加费用。长的烧结时间降低了该方法的生产率，这还增加了正极材料的能源密集型生产过程。同时，进一步增强了烧结的高Li/Co摩尔比例使得需要在研磨之前对烧结饼进行人工操作和检查以确保质量，这又增加了成本。在例如Yoshio，M.; Brodd, R.; Kozawa, A.(编著)，斯普林格，2009年出版的《锂离子电池:科学和技术〉〉(Lithium-1on Batteries:Science and Technologies)中描述了 LIB 技术。 尽管在此处描述了现有技术水平，但仍然需要进一步改进钴前体材料，改进LiCoO2正极材料，和改进这种材料的制造方法。
技术实现思路
本专利技术涉及锂钴氧化物(LiCoO2)材料，并且涉及其制备和在Li离子电池中的用途，涉及制备锂钴氧化物(LiCoO2)材料的方法，涉及钴氧化物(Co3O4)粒子和它们的制备方法，并且涉及钴氢氧化物(Co(OH)2)粒子和它们的制备方法。本专利技术的一个实施方式涉及LiCoO2材料，所述材料包含能够通过如下方法得到的LiCoO2粒子，在所述方法中，对包含基本八面体形状粒子的Co(OH)2粒子、或从包含基本八面体形状粒子的Co (OH) 2得到的Co3O4粒子、或包含基本八面体形状粒子的Co3O4粒子，以及锂盐进行加热。该材料特别是能够用作Li离子电池中的正极材料。本专利技术的一个实施方式涉及Co3O4粒子，所述Co3O4粒子包含:基本八面体形状的粒子，或者可从包含基本八面体形状粒子的Co (OH) 2粒子得到的粒子。所述Co3O4粒子特别是能够用作LiCoO2材料制备中的前体。本专利技术的一个实施方式涉及Co (OH) 2粒子，所述Co (OH) 2粒子包含基本八面体形状的粒子。所述Co(OH)2粒子特别是能够用作Co3O4粒子制备或LiCoO2材料制备中的前体。附图说明附图形成了本专利技术的书面说明书的一部分。它们涉及随后给出的实施例，并且显示根据实施例制备的材料的性质。具体实施例方式本专利技术涉及新型的锂钴氧化物(LiCoO2)材料。该材料包含能够通过如下方法得到的LiCoO2粒子，在所述方法中，对包含基本八面体形状粒子的Co(OH)2粒子、或从包含基本八面体形状粒子的Co (OH) 2得到的Co3O4粒子、或包含基本八面体形状粒子的Co3O4粒子，以及锂盐进行加热。优选地，所述LiCoO2粒子包含基本八面体形状的粒子，并且更优选基本由基本八面体形状的粒子组成。该材料能够特别是作为正极材料用于Li粒子电池中。本专利技术还涉及可从包含基本八面体形状粒子的氢氧化钴(Co (OH) 2)粒子得到的氧化钴(Co3O4)粒子。优选地，所述Co3O4粒子包含基本八面体形状的粒子，并且更优选基本由基本八面体形状的粒子组成。所述Co3O4粒子能够用作制备LiCoO2粒子的前体。本专利技术还涉及包含基本八面体形状粒子的Co (OH) 2粒子。优选地，所述粒子基本由基本八面体形状的粒子组成。所述Co (OH)2粒子能够用作制备Co3O4粒子或制备LiCoO2粒子的前体。通过同时与含氨化学品例如氢氧化铵和碱性氢氧化物例如氢氧化钠反应以将钴离子沉淀至Co(OH)2沉淀物中，本专利技术的Co(OH)2粒子能够从如下的钴溶液进行制备，该溶液含有一种或多种阴离子，例如硫酸根、氯离子或硝酸根，并且具有在20 - 300g/l范围中的钴浓度。优选地，所述钴浓度在70 - 170g/l的范围中。控制含氨化学品和碱性氢氧化物溶液的进料速度以控制pH。碱性氢氧化物溶液和具有当量浓度的含氨化学品之间的进料速度比例在1-7的范围中。将pH控制于10.0 - 14.0，优选10.0 - 12.5的范围中，以最小化未沉淀的钴离子的量。温度在选定的20 - 70°C范围中的温度下基本保持恒定。为了充分混合，通过具有旋转速度监控的叶轮混合反应悬浮液。将沉淀的粒子滤出，用热的离子交换水洗涤，并在空气中在100 - 150°C下干燥。本专利技术的Co3O4粒子能够通过在空气中在110 - 1200°C下将通过上述方法制得的Co(OH)2粒子煅烧0.5 - 20小时来进行制备。优选地，将所述粒子在500 - 1000°C下煅烧1- 10小时。在该煅烧步骤之后，可以筛选和/或研磨所形成的粒子。通过以0.90 - 1.10，优选0.95 - 1.05的Li/Co摩尔比例，混合通过上述方法制造的作为前体的Co (OH) 2粒子与Li盐粒子优选Li2CO3或LiOH粒子，能够制备本专利技术的LiCoO2粒子。不需要使用过量的Li，但是可以基于希望的性质最优化选择所述比例。根据另一实施方式，通过以0.90-1.10，优选0.95- 1.05，更优选1.00的Li/Co摩尔比例，混合通过上述方法制造的作为前体的Co3O4粒子与Li盐粒子优选Li2CO3或LiOH粒子，能够制备本专利技术的LiCoO2粒子。在空气中或在其它含氧气氛中将获得的混合物在800 - 1100°C下煅烧1- 10小时。这种煅烧步骤称为锂化步骤。在该锂化步骤之后，可以筛选和/或研磨所形成的粒子。 分析通过上述方法制造的Co (OH) 2粒子的多种物理和化学特性，包括粒度分布(包括平均粒度D50)、振实密度(Tde)、表面积(SA)、杂质水平(例如碱金属，例如钠，和一种或多种来自于硫、氯离子和硝酸根的阴离子)和整体粒子形态。经测定通过激光衍射测量的平均粒度D50典型可被控制在3 - 40 μ m，特别是在5-20μπι的范围中。振实密度典型可被控制在1.7-2.8g/cm3，特别是在1.9-2.3g/cm3的范围中。测定出表面积通常在0.4 - 5m2/g的范围中，特别是在1.0 - 2.0m2/g的范围中。碱金属水平例如钠水平通常可被控制至低于400ppm，通常可被控制至低于200ppm，并且所述硫、氯离子和硝酸根阴离子中的每种通常可被控制至低于0.15%，特别是低于0.07%本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：阿基·万哈塔洛，马尔滕·埃里克松，简恩·尼迪克斯基，
申请(专利权)人：OMG科科拉化学公司，
类型：
国别省市：
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