CN103700846A - 一种锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池包覆钴酸锂正极材料及制备方法，本正极材料包括以下原材料：钛酸四丁酯、钴酸锂和无水乙醇。制作步骤为：通过化学计量比计算，称量钛酸四丁酯，溶于无水乙醇中；然后将钴酸锂加入到已溶有钛酸四丁酯的乙醇溶液中，搅拌四小时；加热蒸干无水乙醇，在400℃下烧结五个小时，研磨并过分子筛后即得到二氧化钛包覆的钴酸锂正极材料。经过包覆改性后的钴酸锂正极材料，产品的形貌好、杂质含量少、放电容量高、循环性能好。

Description

一种锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料及制备方法
技术领域
本发明涉及电池制造领域，特别是一种锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料及制备方法。 
背景技术
锂离子电池具有比能量高、工作电压高、应用温度范围广、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，并已在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备领域中逐步替代传统的电源。对于锂离子电池来说，正极材料无论在成本方面还是在性能方面，都占有非常重要的地位。目前已经商业化的锂离子电池正极材料主要只有LiCoO2，尽管LiCoO2作为目前应用最广泛的商品化锂离子电池正极材料，然而在当前使用中LiCoO2存在的问题主要是：(1)钻资源匮乏，成本高；(2)实际比容量只有理论比容量的60%～70%，性能还未达到最佳状态；(3)抗过充性能差，即过充电会迅速恶化降低电池的循环性能；(4)在45℃以上使用时自放电增加，容量下降，也不宜快速充电；(5)各厂家产品的循环寿命不等，差别大，生产工艺有待更进一步优化和完善；更重要的是，国内商品化的锂离子电池所用的LiCoO2正极材料80%为国外进口，价格昂贵：因此，在研究LiCoO2材料的基础上加速发展性价比高的电池正极材料从而完全取代进口材料，实现正极材料的国产化，提高国产锂离子电池的竞争力也具有非常重要的意义。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池包覆二氧化钛的钴酸锂正极材料及制备方法，以提高锂离子电池的比容量、改善循环性能等电化学性能。 
为实现上述目的，本锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料，其特征在于，包括以下摩尔比原材料：钛酸四丁酯0.5~2%，钴酸锂98~99.5%；原材料还包括无水乙醇。 
所述原材料摩尔比为：钛酸四丁酯0.5%，钴酸锂99.5%。 
所述原材料摩尔比为：钛酸四丁酯1%，钴酸锂99%。 
所述原材料摩尔比为：钛酸四丁酯2%，钴酸锂98%。 
本锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料的制作步骤如下： 
（1）通过化学计量比计算，称量钛酸四丁酯，溶于无水乙醇中；
（2）称量钴酸锂，加入到已溶有钛酸四丁酯的乙醇溶液中，搅拌四小时；
（3）加热蒸干无水乙醇，在400℃下烧结五个小时，研磨并过分子筛后即得到二氧化钛包覆的钴酸锂正极材料。
本发明的实质性特点和进步是：采用二氧化钛对锂离子电池正极材料钴酸锂进行包覆改性，产品的形貌好、结构稳定、杂质含量少、放电容量高、循环性能好。 
附图说明
图1是未包覆TiO2及包覆量为1%的LiCoO2的XRD对比图。 
图2是TiO2不同包覆量LiCoO2产品的SEM图，A：包覆量0.5%；B：包覆量1%；C：包覆量2%。 
图3是TiO2不同包覆量LiCoO2产品循环性能对比图。 
具体实施方式
下面结合附图以及对本发明做进一步说明： 
实施例1
原材料摩尔比为：钛酸四丁酯0.5%，钴酸锂99.5%。通过化学计量比计算，称量钛酸四丁酯，溶于无水乙醇中。称量钴酸锂，加入到已溶有钛酸四丁酯的乙醇溶液中，搅拌四小时。加热蒸干无水乙醇，在400℃下烧结五个小时，研磨并过分子筛后即得到二氧化钛包覆量为0.5%的钴酸锂正极材料。
实施例2 
原材料摩尔比为：钛酸四丁酯1%，钴酸锂99%。通过化学计量比计算称取原材料，制备方法与实施例1相同，得到二氧化钛包覆量为1%的钴酸锂正极材料。
实施例3 
原材料摩尔比为：钛酸四丁酯2%，钴酸锂98%。通过化学计量比计算称取原材料，制备方法与实施例1相同，得到二氧化钛包覆量为2%的钴酸锂正极材料。
对实施例2二氧化钛包覆量1%的钴酸锂与未进行包覆的钴酸锂的结构进行XRD分析，如图1所示，包覆后材料的衍射峰位置几乎相同，表明经过包覆后的材料依然保持着层状结构。 
对实施例1至实施例3的产品扫描电镜（SEM）测试，对其粒径大小、表面状态分布和颗粒分布进行了考察，放大倍数3000倍。由图2可以看出，产品晶体颗粒分布较为均匀，各粒径均具有相对较好的晶体结构。 
对实施例1至实施例3的产品进行循环性能分析，图3为二氧化钛不同包覆量与未包覆二氧化钛的钴酸锂的循环性能对比图，下表1为产品的循环性能对比表，由图3及对比表可看出，TiO2包覆改性后的LiCoO2的循环性能有明显提高，尤以包覆摩尔比率为2%的产品材料为最佳，首次放电比容量达到117.52mAh/g，经过31次充放电循环之后比容量依然有90.17mAh/g,容量保持率为76.73%，有效改善纯LiCoO2材料放电平台差，循环多次后容量衰减过快的缺点，能有效改善LiCoO2材料的电化学性能。 
表1 不同二氧化钛包覆量的产品循环性能对比表 

Claims (5)

1.一种锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料，其特征在于，包括以下摩尔比原材料：钛酸四丁酯0.5~2%，钴酸锂98~99.5%；原材料还包括无水乙醇。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料，其特征在于：所述原材料摩尔比为：钛酸四丁酯0.5%，钴酸锂99.5%。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料，其特征在于：所述原材料摩尔比为：钛酸四丁酯1%，钴酸锂99%。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料，其特征在于：所述原材料摩尔比为：钛酸四丁酯2%，钴酸锂98%。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池包覆改性钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料的制作步骤如下：
（1）通过化学计量比计算，称量钛酸四丁酯，溶于无水乙醇中；
（2）称量钴酸锂，加入到已溶有钛酸四丁酯的乙醇溶液中，搅拌四小时；
（3）加热蒸干无水乙醇，在400℃下烧结五个小时，研磨并过分子筛后即得到二氧化钛包覆的钴酸锂正极材料。
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