CN103165879A - 一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂及其湿法包裹制备工艺 - Google Patents

一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂及其湿法包裹制备工艺 Download PDF

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高涛
孙卫华
陈亮
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Abstract

本发明涉及二次电池储能材料新领域，特别涉及一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂及其湿法包裹制备工艺。铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，具有层状岩盐结构，即α-NaFeO2结构，其化学式是LiaCo（ 1-b ）AlbO2，其中，1.00≤a≤1.01，0≤b≤0.005。选择三异丙氧基铝做为铝离子的引入源，溶解于异丙醇中，在液相状态下对物料进行湿法混合及铝离子的包覆。本发明制备的铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，可以改善钴酸锂铝包覆的均匀性，提高材料的稳定性，进而提高锂离子电池的循环性能、安全性能。

Description

一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂及其湿法包裹制备工艺
 
技术领域
本发明涉及二次电池储能材料新领域，特别涉及一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂及其湿法包裹制备工艺。
背景技术
钴酸锂是锂离子二次电池的一种正极活性材料，对电池的容量和寿命起到至关重要的作用。随着科学技术的发展，各种电气化产品的诞生，锂离子二次电池的应用也更加广泛。对锂离子电池性能的要求也更加提高，相关资料报道铝包覆可以改善钴酸锂的稳定性，进而提高锂离子电池的循环性能与安全性能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂及其湿法包裹制备工艺。
本发明采用的技术方案如下：
一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，其特征在于，具有层状岩盐结构，即α-NaFeO2结构，其化学式是LiaCo（1-b）AlbO2，其中，1.00≤a≤1.01，0≤b≤0.005。
铝包覆的锂电正极材料钴酸锂的湿法包裹制备工艺，其特征在于，
选择三异丙氧基铝做为铝离子引入源，溶解于异丙醇中，形成溶液①；
选择无水乙醇（易于低温蒸发）作为溶剂，在搅拌的状态下将钴酸锂成品粉末加入其中，形成悬浊液②；
然后将溶液①加入到悬浊液②中，充分搅拌至均匀浆状流体物料，然后在带有烘干功能的混料设备进行烘干，过程中溶剂无水乙醇进行回收，最后装钵进行烧结，破碎得锂离子正极材料钴酸锂。
进一步，三异丙氧基铝与异丙醇的质量比为1: 2～10。
进一步，钴酸锂成品粉末与无水乙醇的质量比为1～3：1。
进一步，物料烘干后的含水量控制在15%以内。
优选地，钴酸锂成品粉末的中位粒径在15～25μm。
本发明制备的铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，可以改善钴酸锂铝包覆的均匀性，提高材料的稳定性，进而提高锂离子电池的循环性能、安全性能。可通过针刺、挤压、撞击、内部或外部短路、1C/12V过充等测试。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图１是本发明实施例1制备产品的扫描电镜图（1000倍）。
图2是本发明实施例1制备产品的扫描电镜图（4000倍）。
具体实施方式
实施例1
秤取1.00 kg的三异丙氧基铝，加入到5.00 kg的异丙醇中，搅拌使得三异丙氧基铝完全溶解，形成溶液①。
选择中位粒径在15～25μm的钴酸锂成品粉末300 kg，将其加入至载有100 kg无水乙醇的混料罐中，形成悬浊液②。
在搅拌状态下将溶液①加入至悬浊液②，搅拌1小时。
然后将混合均匀的溶液转移至具有加热夹套、负压抽气的混料机中，进行烘干；
待物料含水量达到15%以内时停止烘干，将物料卸出，松装入坩埚，置于辊道窑按照一定的温度进行烧结，将得到的钴酸锂进行破碎即可得到成品。
该实施例制备的铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，其结构式为：
LiaCo（1-b）AlbO2  （a=1.003，b=0.0016）。
请参阅图1和2，可以明显看出钴酸锂颗粒表面存在均匀的包覆层，其作用体现在成品电池中，减少了钴酸锂与电解液的接触面积，将电解液对钴酸锂的腐蚀度降至最低，制备电池的循环寿命及安全性能得到了较大幅度的提升。
实施例2
秤取1.00 kg的三异丙氧基铝，加入到6.00 kg的异丙醇中，搅拌使得三异丙氧基铝完全溶解，形成溶液①。
选择中位粒径在15～25μm的钴酸锂成品粉末300 kg，将其加入至载有300 kg无水乙醇的混料罐中，形成悬浊液②。
在搅拌状态下将溶液①加入至悬浊液②，搅拌1小时。
然后将混合均匀的溶液转移至具有加热夹套、负压抽气的混料机中，进行烘干；
待物料含水量达到15%以内时停止烘干，将物料卸出，松装入坩埚，置于辊道窑按照一定的温度进行烧结，将得到的钴酸锂进行破碎即可得到成品。
该实施例制备的铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，其结构式为：
LiaCo（1-b）AlbO2  （a=1.005，b=0.0019）。
实施例3
秤取1.00 kg的三异丙氧基铝，加入到4.00 kg的异丙醇中，搅拌使得三异丙氧基铝完全溶解，形成溶液①。
选择中位粒径在15～25μm的钴酸锂成品粉末300 kg，将其加入至载有80 kg无水乙醇的混料罐中，形成悬浊液②。
在搅拌状态下将溶液①加入至悬浊液②，搅拌1小时。
然后将混合均匀的溶液转移至具有加热夹套、负压抽气的混料机中，进行烘干；
待物料含水量达到15%以内时停止烘干，将物料卸出，松装入坩埚，置于辊道窑按照一定的温度进行烧结，将得到的钴酸锂进行破碎即可得到成品。
该实施例制备的铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，其结构式为：
LiaCo（1-b）AlbO2  （a=1.008，b=0.0022）。
实施例4
秤取1.00 kg的三异丙氧基铝，加入到10.00 kg的异丙醇中，搅拌使得三异丙氧基铝完全溶解，形成溶液①。
选择中位粒径在15～25μm的钴酸锂成品粉末300 kg，将其加入至载有100 kg无水乙醇的混料罐中，形成悬浊液②。
在搅拌状态下将溶液①加入至悬浊液②，搅拌1小时。
然后将混合均匀的溶液转移至具有加热夹套、负压抽气的混料机中，进行烘干；
待物料含水量达到15%以内时停止烘干，将物料卸出，松装入坩埚，置于辊道窑按照一定的温度进行烧结，将得到的钴酸锂进行破碎即可得到成品。
该实施例制备的铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，其结构式为：
LiaCo（1-b）AlbO2  （a=1.004，b=0.0018）。
以上内容仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种铝包覆的锂电正极材料钴酸锂，其特征在于，具有层状岩盐结构，即α-NaFeO2结构，其化学式是LiaCo（1-b）AlbO2，其中，1.00≤a≤1.01，0≤b≤0.005。
2.根据权利要求1所述铝包覆的锂电正极材料钴酸锂的湿法包裹制备工艺，其特征在于，
选择三异丙氧基铝做为铝离子引入源，溶解于异丙醇中，形成溶液①；
选择无水乙醇作为溶剂，在搅拌的状态下将钴酸锂成品粉末加入其中，形成悬浊液②；
然后将溶液①加入到悬浊液②中，充分搅拌至均匀浆状流体物料，然后在带有烘干功能的混料设备进行烘干，过程中溶剂无水乙醇进行回收，最后装钵进行烧结，破碎得锂离子正极材料钴酸锂。
3.根据权利要求2所述的湿法包裹制备工艺，其特征在于，三异丙氧基铝与异丙醇的质量比为1: 2～10。
4.根据权利要求2所述的湿法包裹制备工艺，其特征在于，钴酸锂成品粉末与无水乙醇的质量比为1～3：1。
5.根据权利要求2所述的湿法包裹制备工艺，其特征在于，物料烘干后的含水量控制在15%以内。
6.根据权利要求2～5任一项所述的湿法包裹制备工艺，其特征在于，钴酸锂成品粉末的中位粒径在15～25μm。
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