CN102437326B - 锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法，高温焙烧过程中通入含水的空气帮助钴酸锂晶粒长大；制备步骤为：将四氧化三钴或碳酸钴或草酸钴和碳酸锂或氢氧化锂按锂钴摩尔比(0.98～1.05)∶1.00混合；在600～1000℃下焙烧6～24h，焙烧过程中持续通入含水1％-5％的空气；钴酸锂粉碎后粉末的粒度D50＝15～25um。本发明的优点是：通过在焙烧过程中加入水蒸气可以在较低的温度和较短的时间得到大粒径的钴酸锂，显著降低大粒径钴酸锂生产过程中的能耗。

Description

锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池正极材料，尤其涉及一种锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法。
背景技术
随着现代信息技术的迅猛发展，手机、笔记本电脑和数码相机等便携式电子产品对高性价比的电池的需求日益强烈。锂离子二次电池由于具有能量密度高、无记忆效应等优点，在便携式电器领域得到了广泛的应用。为了提高正极材料的碾压密度和安全性，锂离子二次电池中的钴酸锂材料的粒度在逐渐增大。通常提高钴酸锂粒径的方法是提高焙烧过程中的温度、延长保温时间，但焙烧过程中的能耗显著增加。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题提供一种制备大粒径钴酸锂的方法。该制备方法主要是通过在焙烧过程中通入含水空气的方法，达到在较低的温度和较短的保温时间得到大粒径钴酸锂。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法，在焙烧法制备钴酸锂的方法中，在高温焙烧过程中通入含水空气。
具体地说，包括如下步骤：
1)将制备钴酸锂的原料锂化合物和钴化合物按锂、钴摩尔比为(0.98～1.05)∶1.00混合均匀；
2)将混合后的原料置入焙烧炉中，在空气气氛中焙烧，焙烧温度为800～1000℃，焙烧过程中通入含水量质量百分比为1％-5％的空气，气流量为每公斤钴酸锂0.1-5m3/h，焙烧时间为6～12小时；
3)将焙烧后的产物钴酸锂进行粉碎，粉末的粒度D50为15um～25um。
所述钴化合物为四氧化三钴、碳酸钴或草酸钴中的一种。
所述锂化合物为碳酸锂或氢氧化锂。
所述焙烧后的产物钴酸锂缓慢冷却后，再进行粉碎。
本发明的有益效果是：通过在焙烧钴酸锂的空气中加入水蒸气，降低另外合成大粒径钴酸锂的温度和保温时间，有利于生产过程中节能降耗。
附图说明
图1是本发明制备的正极材料在电子显微镜下的电镜(SEM)照片。
图2是本发明制备的正极材料的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
本发明的大粒径钴酸锂的制备工艺原理：将四氧化三钴或碳酸钴或草酸钴和碳酸锂或氢氧化锂按锂、钴摩尔比(0.98～1.05)∶1.00混合，以5℃/分钟升温，经800～1000℃高温焙烧6～12小时，焙烧过程中通入含水量为1％-5％(质量比)的空气，气流量为每公斤钴酸锂0.1-5m3/h，使在较低的温度和较短的保温时间内生成大粒径钴酸锂；缓慢冷却后，再进行破碎得到产品。
本发明的大粒径钴酸锂的制备方法包括以下步骤：
(1)配混料
将四氧化三钴或碳酸钴或草酸钴和碳酸锂或氢氧化锂按锂、钴原子比为(0.98～1.05)∶1.00混合均匀；
(2)焙烧
将混合后的原料置入焙烧炉中，在空气气氛中焙烧，焙烧温度为800～1000℃，焙烧过程中通入含水量为0.1％-5％的空气，气流量为每公斤钴酸锂0.1-5m3/h，焙烧时间为6～12小时；
(3)粉碎
将焙烧后的产物钴酸锂缓慢冷却后进行粉碎，粉末的粒度D50为15um～25um。
实施例1
称取四氧化三钴1000.0克、碳酸锂451.6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是0.98∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在800℃保温6小时，在焙烧过程中通入含水量为2％的空气，气流量为0.2m3/h。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为17.56um。
实施例2
称取四氧化三钴1000.0克、碳酸锂470.6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是1.02∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在980℃保温8小时，在焙烧过程中通入含水量为3％的空气，气流量为0.2m3/h。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为19.38um。
实施例3
称取碳酸钴2000.0克、氢氧化锂687.6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是1.03∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在1000℃保温12小时，在焙烧过程中通入含水量为2％的空气，气流量为0.3m3/h。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为20.97um。
实施例4
称取四氧化三钴1000.0克、碳酸锂483.9克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是1.05∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在900℃保温8小时，在焙烧过程中通入含水量为5％的空气，气流量为0.2m3/h。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为24.85um(见图1、2)。
实施例5
称取草酸钴2000.0克、氢氧化锂482.9克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是1.05∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在950℃保温12小时，在焙烧过程中通入含水量为4％的空气，气流量为0.4m3/h。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为22.35um。
比较例1
称取四氧化三钴1000.0克、碳酸锂451.6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是0.98∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在800℃保温8小时。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为11.45um。
比较例2
称取碳酸钴2000.0克、氢氧化锂687.6克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是1.03∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在1000℃保温12小时。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为13.94um。
比较例3
称取四氧化三钴1000.0克、碳酸锂483.9克，依次倒入混料罐中充分混合，控制Li/Co的摩尔比是1.05∶1.00。将混料装入陶瓷匣钵后，置于罩式炉中，5℃/分钟升温，在900℃保温8小时。降温后得到黑色的块体经气流破碎机破碎，该产品的粒度D50为12.85um。
实施例与比较例结果汇总：
Figure BDA0000109029210000051
根据上表比较可以看出，通入含水量较高的空气在较低的焙烧温度，较短的保温时间制备得到大粒径的钴酸锂材料。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法，其特征在于，在焙烧法制备钴酸锂的方法中，在高温焙烧过程中通入含水空气，具体包括如下步骤：
1）将制备钴酸锂的原料锂化合物和钴化合物按锂、钴摩尔比为(0.98～1.05)：1.00混合均匀；
2）将混合后的原料置入焙烧炉中，在空气气氛中焙烧，焙烧温度为800～1000℃，焙烧过程中通入含水量质量百分比为1%-5%的空气，气流量为每公斤钴酸锂0.1-5m3/h，焙烧时间为6～12小时；
3）将焙烧后的产物钴酸锂进行粉碎，粉末的粒度D50为20.97um～25um。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述钴化合物为四氧化三钴、碳酸钴或草酸钴中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述锂化合物为碳酸锂或氢氧化锂。
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极材料大粒径钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述焙烧后的产物钴酸锂缓慢冷却后，再进行粉碎。
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