CN109994713B - 离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，该方法为：将去离子水、氨水以及液碱加入反应釜，配制底液；然后将氯化钴、氯化锂、金属掺杂剂、氨水和液碱加入反应釜，调整进料速度以控制反应，待反应釜中的固含量达到一定值，停止进料，获得反应浆液；最后，将反应浆液陈化、离心洗涤和干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料；本发明通过液相合成直接获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料，该正极材料具有层状结构以及离子掺杂，能够提高电子、锂离子传输，进而提高材料的比容量、倍率性能以及循环性能；此外，采用液相合成，极大的缩短了合成时间，减少了高温煅烧，极大的降低能耗，提高生产效率。

Description

离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，具体涉及离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池由于具备能量密度高、功率密度大、循环性能好、无记忆效应、绿色环保等特点，在移动通信设备如移动电话、移动摄像机、笔记本电脑、手机等各种电子产品中得到广泛应用，同时也是未来电动汽车的供能系统中强有力的候选者。
现有技术中，钴酸锂由于具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势，最先实现商业化，具有放电电压高、充放电电压平稳、比能量高等优点，在小型消费类电池领域中具有重要的应用；但是，目前一般选择球形氧化钴前驱体作为原料，混锂煅烧，得到钴酸锂，这种制备方法需要高温煅烧，能耗大，成本高；此外，钴酸锂材料较差的循环性能也限制了其应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法。
本发明提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，将去离子水、氨水以及液碱加入反应釜，然后向反应釜通入氧气并搅拌，获得底液；
步骤2，将配制好的氯化钴、氯化锂和金属掺杂剂加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，调整氯化钴、氯化锂和金属掺杂剂的进料速度以控制反应，待反应釜中的固含量达到100～300g/L，停止进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化，然后离心洗涤，最后干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
上述方案中，所述步骤1中去离子水的加入量为3～4m3，所述步骤1中通入氧气的流量为1～3m3/h。
上述方案中，所述步骤1中搅拌速度为150～350rpm，搅拌时间为2～10h。
上述方案中，所述步骤1和步骤2中的去离子水中的氨水的含量均保持为1～5g/L。
上述方案中，所述步骤1和步骤2的反应过程中的pH值均保持为8～11。
上述方案中，所述步骤2中氯化钴的浓度为80～120g/L，所述氯化钴的进料速度为20～100L/h。
上述方案中，所述步骤2中氯化锂的浓度为80～120g/L，所述氯化锂的进料速度为20～100L/h。
上述方案中，所述步骤2中金属掺杂剂为氯化金属盐，所述金属掺杂剂的加入量1～10g/L为所述金属掺杂剂的进料速度为10～30L/h。
上述方案中，所述金属掺杂剂为氯化钛、氯化镁或氯化锆中的一种。
上述方案中，所述步骤3中陈化时间为1～10h，洗涤温度为50～80℃，干燥温度为100～150℃。
与现有技术相比，本发明提出了一种离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，该方法为：首先，将去离子水、氨水以及液碱加入反应釜，配制底液；然后将氯化钴、氯化锂、金属掺杂剂、氨水和液碱加入反应釜，调整进料速度以控制反应，待反应釜中的固含量达到一定值，停止进料，获得反应浆液；最后，将反应浆液陈化、离心洗涤和干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料；本发明通过液相合成直接获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料，该正极材料具有层状结构以及离子掺杂，能够提高电子、锂离子传输，进而提高材料的比容量、倍率性能以及循环性能；此外，采用液相合成，极大的缩短了合成时间，减少了高温煅烧，极大的降低能耗，提高生产效率；高温工序的去除，也将减少设备成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种如上述方案所述的离子掺杂、原位包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3～4m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1～3m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以150～350rpm速度搅拌2～10h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1～5g/L以及底液的pH值为8～11；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的80～120g/L的氯化钴、80～120g/L氯化锂和1～10g/L的金属掺杂剂，分别按20～100L/h、20～100L/h和10～30L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1～5g/L以及底液的pH值为8～11，待反应釜中的固含量达到100～300g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
其中，所述金属掺杂剂为氯化钛、氯化镁或氯化锆中的一种；
本发明通过控制氯化钴、氯化锂和金属掺杂剂的进料速度来控制反应的进行，进料速度太大会导致溶液局部浓度过高，导致反应不稳定，会产生小颗粒，固含量主要是对颗粒的涨速有影响，固含量越高，颗粒粒径涨速越慢。
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化1～10h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
本发明通过液相合成直接获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料，该正极材料具有层状结构以及离子掺杂，能够提高电子、锂离子传输，进而提高材料的比容量、倍率性能以及循环性能；此外，采用液相合成，极大的缩短了合成时间，减少了高温煅烧，极大的降低能耗，提高生产效率；高温工序的去除，也将减少设备成本。
实施例1
本发明实施例1还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为2.5g/L以及底液的pH值为9.2；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和3g/L的氯化镁，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为2.5g/L以及底液的pH值为9.2，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化5h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到168.4mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.2％；在2C倍率下，放电比容量达到145.3mAh/g。
实施例2
本发明实施例2还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为3g/L以及底液的pH值为9.4；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的80g/L的氯化钴、80g/L的氯化锂和3g/L的氯化镁，分别按20L/h、20L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为3g/L以及底液的pH值为9.4，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化5h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到168.4mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.3％；在2C倍率下，放电比容量达到145.4mAh/g。
实施例3
本发明实施例3还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.5g/L以及底液的pH值为9.0；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的120g/L的氯化钴、120g/L的氯化锂和3g/L的氯化镁，分别按100L/h、100L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.5g/L以及底液的pH值为9.0，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化5h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到167.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.3％；在2C倍率下，放电比容量达到144.2mAh/g。
实施例4
本发明实施例4还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取4m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为3g/L以及底液的pH值为9.6；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和1g/L的氯化钛，分别按80L/h、80L/h和10L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为3g/L以及底液的pH值为9.6，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化5h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到170.2mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达97.9％；在2C倍率下，放电比容量达到146.8mAh/g。
实施例5
本发明实施例5还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取4m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为4.5g/L以及底液的pH值为9.9；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和5g/L的氯化钛，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为4.5g/L以及底液的pH值为9.9，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化5h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到169.5mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.4％；在2C倍率下，放电比容量达到146.0mAh/g。
实施例6
本发明实施例6还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取4m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.5g/L以及底液的pH值为9.2；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和10g/L的氯化钛，分别按80L/h、80L/h和30L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.5g/L以及底液的pH值为9.2，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化5h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到167.7mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.2％；在2C倍率下，放电比容量达到144.5mAh/g。
实施例7
本发明实施例7还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3.5m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为3.2g/L以及底液的pH值为9.5；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和4g/L的氯化锆，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为3.2g/L以及底液的pH值为9.5，待反应釜中的固含量达到100g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化1h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到169.5mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.6％；在2C倍率下，放电比容量达到144.7mAh/g。
实施例8
本发明实施例8还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3.5m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为2.8g/L以及底液的pH值为9.2；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和4g/L的氯化锆，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为2.8g/L以及底液的pH值为9.2，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化6h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到169.3mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.0％；在2C倍率下，放电比容量达到145.8mAh/g。
实施例9
本发明实施例9还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3.5m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1.5m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以200rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.6g/L以及底液的pH值为9.26；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和4g/L的氯化锆，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.6g/L以及底液的pH值为9.26，待反应釜中的固含量达到300g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化10h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到167.6mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.5％；在2C倍率下，放电比容量达到144.5mAh/g。
实施例10
本发明实施例10还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3.5m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以1m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以150rpm速度搅拌2h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.8g/L以及底液的pH值为8.2；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和4g/L的氯化镁，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为1.8g/L以及底液的pH值为8.2，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化8h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到168.7mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.4％；在2C倍率下，放电比容量达到145.5mAh/g。
实施例11
本发明实施例11还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3.5m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以2m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以250rpm速度搅拌6h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为2.6g/L以及底液的pH值为9.4；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和4g/L的氯化镁，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为2.6g/L以及底液的pH值为9.4，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化8h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到168.7mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.3％；在2C倍率下，放电比容量达到145.6mAh/g。
实施例12
本发明实施例12还提供离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，称取3.5m3去离子水加入反应釜中，然后向反应釜中加入氨水以及液碱，同时以3m3/h的速度向反应釜通入氧气，在氧气氛围下以350rpm速度搅拌10h，获得底液；
其中，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为11g/L以及底液的pH值为11；
其中，液碱为氢氧化钠溶液；
步骤2，将配制好的100g/L的氯化钴、100g/L的氯化锂和4g/L的氯化镁，分别按80L/h、80L/h和20L/h的进料速度加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和液碱，反应过程中通过调整氨水和液碱的加入量控制氨水的含量为11g/L以及底液的pH值为11，待反应釜中的固含量达到200g/L，停止加入进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化8h，然后在50～80℃下离心洗涤，最后在100～150℃下进行干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
采用上述实施例获得的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池；采用传统钴酸锂正极材料作为正极，金属锂片作为负极，装配扣式电池，作为对照组；将进行上述实施例和对照组进行充放电测试，对照组测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到160.1mAh/g；100次充放循环后容量保持率降为95.2％，在2C倍率下，放电比容量仅为137.3mAh/g；上述实施例的测试结果为，在0.5C倍率下首次放电比容量达到168.8mAh/g；100次充放循环后容量保持率可达98.8％；在2C倍率下，放电比容量达到145.9mAh/g。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，将去离子水、氨水以及氢氧化钠溶液加入反应釜，然后向反应釜通入氧气并搅拌，获得pH值为8~11的底液，所述去离子水的加入量为3~4m3，所述步骤1中通入氧气的流量为1~3m3/h，所述搅拌速度为150~350rpm，搅拌时间为2~10h；
步骤2，将配制好的80~120g/L氯化钴按20~100L/h的进料速度、80~120g/L氯化锂按20~100L/h的进料速度和金属掺杂剂加入反应釜，同时向反应釜中加入氨水和氢氧化钠溶液，调整氯化钴、氯化锂和金属掺杂剂的进料速度以控制反应，待反应釜中的固含量达到100~300g/L，停止进料，获得反应浆液；
步骤3，将所述步骤2获得的反应浆液进行陈化，然后离心洗涤，最后干燥，获得离子掺杂的层状钴酸锂正极材料。
2.根据权利要求1所述的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2的反应过程中的pH值均保持为8~11。
3.根据权利要求1所述的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中金属掺杂剂为氯化金属盐，所述金属掺杂剂的加入量1~10g/L为所述金属掺杂剂的进料速度为10~30L/h。
4.根据权利要求3所述的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属掺杂剂为氯化钛、氯化镁或氯化锆中的一种。
5.根据权利要求4所述的离子掺杂的层状钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中陈化时间为1~10h，洗涤温度为50～80℃，干燥温度为100~150℃。
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