CN101880066B - 高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法 - Google Patents
高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101880066B CN101880066B CN2010102044294A CN201010204429A CN101880066B CN 101880066 B CN101880066 B CN 101880066B CN 2010102044294 A CN2010102044294 A CN 2010102044294A CN 201010204429 A CN201010204429 A CN 201010204429A CN 101880066 B CN101880066 B CN 101880066B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium cobaltate
- density
- preparation
- product
- semiconductor material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法是在两段法制备钴酸锂过程中，在第一次高温反应过程中加入助熔剂，降低二者之间的界面张力，使其更好的融合，更易生成晶核，缩短晶体生长时间，进而缩短高温反应时间，提高密度。在第二次高温时采用干法包覆一层纳米半导体材料，提高其电化学性能、安全性能和循环寿命。所制备的钴酸锂产品颗粒大，压实密度高，电化学性能优异。反应过程操作方便，降低能耗，进而降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池，特别涉及一种高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法。
背景技术
锂离子二次电池具有工作电压高、能量密度大、自放电率小、电化学循环特性能好等优点，不仅在移动电话、笔记本电脑、便携式电器等方面得到广泛应用，而且在电动车、武器装备、航天及其它领域均显示出良好的应用前景。从锂离子二次电池商品化开始，其正极材料就采用了钴酸锂。虽然由于钴资源匮乏导致钴酸锂价格高，并且以钴酸锂为正极的电池有着使用方面的安全性隐患，但是钴酸锂因其体积能量密度高、电化学性能稳定和工艺可靠，目前仍是商品锂离子电池最主要采用的正极活性材料。并且为了进一步改善以钴酸锂为正极活性物质的锂离子电池的性能，人们对钴酸锂进行了更加深入的研究，期望能进一步提高钴酸锂的电化学性能和安全性能，提升以钴酸锂为正极的锂离子电池的综合性能。因钴酸锂比容量受到了材料自身特点的限制已经无法继续提升，而目前市场在不断追求高体积比能量的高端锂离子电池。电池厂家在优化电池结构的同时也要求正极材料能够具有更高的密度来实现高体积比能量。同时，为了进一步开拓钴酸锂正极材料在动力、卫星和军事装备等高端领域中锂离子电池的应用，也必须要改善钴酸锂的安全性能和循环寿命。
目前国内高密度的钴酸锂材料合成主要是进行多次煅烧和粉碎，耗费大量的能量，并且过程时间长，成本比较高，所合成的钴酸锂产品颗粒直径小，存在安全隐患。
发明内容
为满足上述发展需要，本发明提供一种高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法。
本发明高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法，其工艺步骤如下：
1)将Li2CO3、Co3O4和助熔剂以一定比例混合均匀；
2)将上述混合物在900-1100℃条件下合成2-15h；
3)将合成的物料采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，得到粒径适中的产品；
4)将第3)步中的产品与纳米半导体材料按一定比例混合均匀，在500-1100℃制备过程下合成2-20h。
5)将合成的产品进行粉碎分级。
所述的助熔剂为氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙、硼酸钠和四硼酸锂中的一种或两种混合物，助熔剂占整个物料的重量比例为大于0％而小于10％。
所述纳米半导体材料为氧化锌、硫化锌、硒化锌、二氧化硅、五氧化二铌、氧化铟锡和二氧化锡中的一种或两种，纳米半导体材料的颗粒大小为10-1000nm，纳米半导体材料占整个物料的比例为大于0％而小于10％。
采用本发明的方法制备的钴酸锂产品颗粒大，在极片中的填充密度得到大幅度提高，同时提高了材料的安全性能和循环寿命。以往提高产品的密度是通过多次反复高温烧结的方法实现的，反复多次烧结会使产品生产工艺复杂，耗能巨大，成本增加，本发明克服这些缺点，通过非常简单而实用的方法获得高密度产品。在外层包覆一层纳米半导体材料，同时增大产品的粒径，提高了钴酸锂产品的安全性能和循环寿命。
本发明采用加入特殊助熔剂以及包覆纳米半导体材料的方法制备钴酸锂，助熔剂可以降低液态四氧化三钴和碳酸锂之间的界面张力，使其更好的融合，在较低温度更易生成晶核，缩短晶体生长时间，进而缩短高温反应时间，降低成本。表面包覆的纳米半导体材料能够让锂离子自由迁移，在提高钴酸锂的安全性能的同时不会影响到其电化学性能。在一种工艺中同时采用这两种方法制备的钴酸锂产品，颗粒直径大，极片压实密度高，循环性能和安全性能好。采用本发明所述的方法制备的钴酸锂的中粒径12～15μm，压实密度＞4.2g/cm3，1C放电比容量＞155mAh/g，100次循环容量保持率＞95％。采用本发明制备的钴酸锂不仅可以应用到移动电话、笔记本电脑、便携式电器等产品上，还可以进一步推广到军用领域，包括武器装备、卫星和其它航天器。
附图说明
图1是本发明高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法的工艺路线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法作更详尽的说明。
图1是高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法的工艺路线图。
实施例1
将Li2CO3和Co3O4按Li/Co＝1.03的比例与MgO混合均匀，MgO占整个物料的比例为0.3％。混合物料在1000℃下烧结8h，冷却后采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，将粉碎后的物料与1％的纳米氧化锌混合后在900℃下烧结5h，降温后将物料进行粉碎分级，得到产品。其产品的中粒径为12.3μm，1C放电比容量为155.7mAh/g，压实密度为4.3g/cm3，100次循环容量保持率为95.3％。
实施例2
将Li2CO3和Co3O4按Li/Co＝1.04的比例与硼酸钠和四硼酸锂混合均匀，硼酸钠和四硼酸锂占整个物料的比例为1.0％。混合物料在950℃下烧结8h，冷却后采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，将粉碎后的物料与0.5％的纳米二氧化锡混合后在900℃下烧结8h，降温后将物料进行粉碎分级，得到产品。其产品中粒径为13.7μm，1C放电比容量为157.2mAh/g，压实密度为4.25g/cm3，100次循环容量保持率为96.3％。
实施例3
将Li2CO3和Co3O4按Li/Co＝1.05的比例与氟化钙混合均匀，氟化钙占整个物料的比例为0.2％。混合物料在1030℃下烧结10h，冷却后采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，将粉碎后的物料与0.3％的纳米氧化铟锡混合后在980℃下烧结8h，降温后将物料进行粉碎分级，得到产品。其产品中粒径为14.6μm，1C放电比容量为155.6mAh/g，压实密度为4.25g/cm3，100次循环容量保持率为96.0％。
实施例4
将Li2CO3和Co3O4按Li/Co＝1.02的比例与氟化镁混合均匀，氟化镁占整个物料的比例为0.5％。混合物料在1000℃下烧结10h，冷却后采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，将粉碎后的物料与0.5％的纳米硒化锌和0.5％五氧化二铌混合后在850℃下烧结8h，降温后将物料进行粉碎分级，得到产品。其产品中粒径为12.1μm，1C放电比容量为156.2mAh/g，压实密度为4.28g/cm3，100次循环容量保持率为95.8％。
实施例5
将Li2CO3和Co3O4按Li/Co＝1.03的比例与硼酸钠和四硼酸锂混合均匀，硼酸钠和四硼酸锂占整个物料的比例为0.8％，混合物料在950℃下烧结10h，冷却后采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，将粉碎后的物料与0.8％的纳米二氧化锡和0.2％氧化铟锡混合后在1030℃下烧结6h，降温后将物料进行粉碎分级，得到产品。其产品中粒径为13.1μm，1C放电比容量为158.7mAh/g，压实密度为4.22g/cm3，100次循环容量保持率为97.1％。
Claims (2)
1.一种高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法，其步骤包括：
1)将Li2CO3、Co3O4和助熔剂混合均匀，助熔剂占整个物料的重量比例为大于0％而小于10％；
2)将上述混合物在900-1100℃条件下合成2-15h；
3)将合成的物料采用高速漩流粉碎的方法进行粉碎，得到粒径适中的产品；
4)将第3)步中的产品与纳米半导体材料混合均匀，纳米半导体材料占整个物料的比例为大于0％而小于10％，在500-1100℃条件下合成2-20h；
5)将合成的产品进行粉碎分级；其中
所述助熔剂为氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙、硼酸钠和四硼酸锂中的一种或两种混合物；
纳米半导体材料为氧化锌、硫化锌、硒化锌、二氧化硅、氧化铟锡和二氧化锡中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法，其特征在于纳米半导体材料的颗粒大小为10-1000nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102044294A CN101880066B (zh) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102044294A CN101880066B (zh) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101880066A CN101880066A (zh) | 2010-11-10 |
| CN101880066B true CN101880066B (zh) | 2012-01-25 |
Family
ID=43052236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010102044294A Active CN101880066B (zh) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101880066B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103000881A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-03-27 | 江苏菲思特新能源有限公司 | 锂离子电池正极材料锡掺杂型钴酸锂及其制备方法 |
| CN104810512B (zh) * | 2015-05-06 | 2017-05-31 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 一种包覆改性的正极材料及其制备方法 |
| CN106169578A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-30 | 金川集团股份有限公司 | 一种大粒度钴酸锂正极材料的制备方法 |
| CN106848293A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-13 | 上海电力学院 | 一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法 |
| CN109786681B (zh) * | 2017-12-28 | 2021-03-16 | 湖南长远锂科股份有限公司 | 一种具有导电性复合包覆层的锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN109085033A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种复杂难溶贵金属标准试样制备方法及其含量测试方法 |
| CN113851622A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-28 | 厦门大学 | 一种电池体系的保护层及电化学装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3252433B2 (ja) * | 1992-03-23 | 2002-02-04 | 松下電器産業株式会社 | 正極活物質の製造法およびこれを用いた非水電解液二次電池 |
| CN1322614C (zh) * | 2005-07-08 | 2007-06-20 | 清华大学 | 锂离子电池用正极材料大晶粒LiCoO2及其制备方法 |
-
2010
- 2010-06-21 CN CN2010102044294A patent/CN101880066B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101880066A (zh) | 2010-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101880066B (zh) | 高密度高安全长寿命钴酸锂的制备方法 | |
| CN104272523B (zh) | 一种锌离子可充电电池及其制造方法 | |
| CN105375010B (zh) | 一种高压实密度锂离子正极材料的制备方法 | |
| CN102569781B (zh) | 一种高电压锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN104993125B (zh) | 一种锂离子电池负极材料Fe3O4/Ni/C的制备方法 | |
| CN105958032B (zh) | 一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法及应用 | |
| CN101950804B (zh) | 一种制备锂离子电池球形SnS2负极材料的方法 | |
| CN104377353B (zh) | 一种磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法 | |
| CN101771145B (zh) | 一种锂离子电池多元正极材料制备方法 | |
| CN101546826B (zh) | 一种锂离子电池正极材料球形磷酸铁锂的制备方法 | |
| CN101699639A (zh) | 碳包覆纳米磷酸铁锂复合正极材料的制备方法 | |
| CN102664262A (zh) | 一种锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料的制备方法 | |
| CN109449417A (zh) | 一种磷酸铁钠复合正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN104934591A (zh) | 一种高体积能量密度球形富锂正极材料及其制备方法 | |
| CN103466722B (zh) | 一种纳米级羟基氧化钴合成工艺 | |
| CN115911577B (zh) | 一种固态钠离子电池的制备方法 | |
| CN106935830A (zh) | 一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN105702956A (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN101465426A (zh) | 用于锂离子电池的正极材料及其制备方法 | |
| CN102079530A (zh) | 一种溶胶凝胶技术制备锂离子电池正极材料硼酸铁锂的方法 | |
| CN109461917A (zh) | 一种锆酸镧原位包覆高镍三元正极材料的制备方法 | |
| CN102185146A (zh) | 稀土掺杂的磷酸锰锂正极材料及其制备方法 | |
| CN104124447B (zh) | 一种新型Co(OH)F锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN102079517A (zh) | 喷雾热解法制备锂离子电池正极材料氟化磷酸钒锂 | |
| CN103367739A (zh) | 椭球形多孔结构的锰酸锂或镍锰酸锂正极材料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 102200 Beijing city Changping District Bai Fu Road 18 Patentee after: Beijing mengguli New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Bai Fu Road 18 Patentee before: CITIC GUOAN MENGGULI POWER SOURCE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |