CN114005972A - 一种llto/纳米片状钴酸锂复合正极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料及其制备方法,该正极材料包括纳米级片状钴酸锂和包覆所述纳米级片状钴酸锂的LLTO固态电解质材料包覆层。该制备方法包括纳米片状四氧化三钴的制备、纳米片状钴酸锂的制备、纳米LLTO固态电解质材料的制备、纳米LLTO固态电解质材料包覆的片状钴酸锂正极材料的制备。本发明可同步改善正极材料的电化学性能,降低电池内阻,从而全面提升锂电池的安全性能和功率性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,更具体的说是涉及一种LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料及其制备方法。
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、可高倍率充放电、环境友好等特点已经被广泛应用到手表、手机、笔记本、数码相机等3C数码产品和能源汽车领域。人们对锂离子电池的性能提出了越来越高的要求,尤其是在高安全和超高功率方面。而正极材料是决定锂离子电池的电化学性能、安全性能及未来发展方向的关键因素。
目前已经商业化的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。钴酸锂具有放电平台高、循环性能好、合成工艺简单等优点,但在反复充放电过程中,因锂离子的反复嵌入和脱出,使活性物质的结构在多次收缩和膨胀后发生改变,导致LiCoO2内阻增大,容量减小,在高温条件下电池性能较差,限制了其在锂离子电池中的应用。
发明内容
鉴于以上不足,本发明的目的在于提供一种高安全、超高功率的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料及其制备方法,该制备方法包括纳米片状四氧化三钴的制备、纳米片状钴酸锂的制备、纳米LLTO固态电解质材料的制备、纳米LLTO固态电解质材料包覆的片状钴酸锂正极材料的制备以及锂电池的组装。本发明可同步改善正极材料的电化学性能,降低电池内阻,从而全面提升锂电池的安全性能和功率性能。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料,该正极材料包括纳米级片状钴酸锂和包覆所述纳米级片状钴酸锂的LLTO固态电解质材料包覆层。
本发明还公开了上述LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,包含以下步骤:
S1.纳米片状四氧化三钴的制备:氨水注入反应釜作为底液,开启搅拌,在常温下同时加入一定量的钴盐溶液和液碱,调节pH为11.5~13.0,升温至50~70℃,保温1~2小时,形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料;然后将浆料进行压滤、洗涤,干燥,经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴;将片状氢氧化钴置于在300~600℃下反应4~7小时,反应完成后,自然冷却至室温,对产物用200~325目筛网进行过筛,得到粉末A,即为纳米片状四氧化三钴;
S2.纳米片状钴酸锂材料的制备:以粉末A、电池级碳酸锂为原料,采用二阶段固相合成法制备纳米片状钴酸锂,即粉末B;
S3.纳米LLTO固态电解质材料的制备:将化学计量的Li源、La源和Ti源的乙醇混合物进行混合,然后煅烧、研磨后得到粉体C,即为纳米LLTO固态电解质材料;
S4.将步骤S2制得的粉体B和步骤S3制得的粉体C混合均匀,采用机械融合法进行包覆,得到点状包覆或岛状包覆的样品D;
S5.将步骤S4得到的样品D经超声振动过筛后得到LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料E。
优选的,步骤S1中所述的氨水溶液中氨的浓度为10~20%,钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、碳酸钴、醋酸钴中的一种或多种,所述钴盐溶液中钴离子浓度为100~120g/L;所述液碱为氢氧化钠溶液,其浓度为90~180g/L;所述钴盐溶液、液碱约氨水的体积比为1:3:3~1:5:4。
优选的,步骤S1在加入所述钴盐溶液和液碱的过程中通入氮气防止氢氧化钴被氧化;将浆料压滤水洗后所得滤饼加纯水调成浆液,进行闪蒸干燥,闪蒸干燥的进风温度为300~350℃。
优选的,步骤S2中所述原料电池级碳酸锂和纳米四氧化三钴按照摩尔比Li/Co=1.0~1.1充分混合。
优选的,步骤S2中所述二阶段固相合成法中第一阶段焙烧以3~6℃/min升温至500~700℃,保温5~15小时,以3~6℃/min速率降至室温,完成一段加热,将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎,将破碎后的小颗粒进行第二阶段焙烧,以3~6℃/min升温速度升温至700~800℃,保温5~10小时后降温,得到块状样品;最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出粉体B,即为纳米片状钴酸锂;所述气流磨进气压力为0.2~0.5MPa,分级频率为15~40HZ。
优选的,所述步骤S3中Li源为LiNO3、Li2CO3中的一种或多种;La源为La(NO3)3·6H2O、La2O3、La(OH)3中的一种或多种;Ti源为C16H36O4Ti、TiO2中的一种或多种;
所述Li源:La源的摩尔比为1:1~1:2;所述步骤S3中的过量的Li源粉体添加量控制在20~30%,以补偿损失高温加工过程中的锂。
优选的,所述步骤S3中的煅烧温度范围为800~1000℃、煅烧时间为10~12小时;步骤S3中所述混合的方法为超声混合、机械搅拌或球磨中的一种或多种。
优选的,步骤3中所述粉体B和粉体C的质量比为3.3~10。
优选的,所述步骤S4中使用振实机进行机械融合法制备LLTO包覆片状钴酸锂,所述振实机的转速为500-3000r/min,时间为1~15min。
本发明的有益效果:本发明产品中纳米片状钴酸锂正极材料缩短了锂离子的在正极材料中扩散距离,极大的提高了锂离子功率特性;同时,通过在钴酸锂正极材料表面均匀包覆一层性能优良的LLTO固态电解质,可以提高正极材料的离子电导率和降低电池内阻,进一步抑制了高功率电池在使用过程的温升现象;同时通过表面包覆,材料界面结构稳定性得到提升,安全性大幅提升,避免电池在使用过程中产生气鼓胀等现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的锂电池高安全超高功率的纳米片状钴酸锂正极材料的制备方法的流程图;
图2是本发明实施例1提供的纳米片状四氧化三钴的扫描电镜图;
图3是本发明实施例1提供的纳米片状钴酸锂的扫描电镜图;
图4是本发明实施例1提供的纳米LLTO固态电解质材料包覆纳米片状钴酸锂的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
S1.纳米片状四氧化三钴的制备:将40L浓度为10g/L的氨水注入反应釜作为底液,开启搅拌,在常温下同时缓慢加入160L浓度为80g/L的氯化钴溶液和140L质量分数为20%的氢氧化钠溶液,加料完毕后将物料温度升高至60℃,保温1.5小时,形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料,为防止氢氧化钴被氧化,反应过程中通入氮气进行保护;保温结束后将上述浆料进行压滤、洗涤,将浆料压滤水洗后所得滤饼加纯水调成浆液,进行闪蒸干燥,闪蒸干燥进风温度为300~350℃,然后经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴;将称量好的上述氢氧化钴置于匣钵中,在350℃下反应5小时,反应完成后,自然冷却至室温,对产物用325目筛网进行过筛,得到粉末A,即为纳米片状四氧化三钴;
S2.纳米片状钴酸锂材料的制备:按Li/Co的摩尔比为1.05的条件下加入将电池级碳酸锂Li2CO3、粉末A机械混合完全后以3℃/min升温速度升温至800℃,保温8小时,降至室温,将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎,然后将得到的小颗粒进行第二段焙烧,再以3℃/min升温速度升温至800℃,保温6小时后降温,最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出粉体B,即为纳米片状钴酸锂;气流磨进气压力为0.2MPa,分级频率为30HZ,气流磨粉碎后的粒径D50为6.3μm;
S3.纳米LLTO固态电解质材料的制备:选用高纯Li2CO3、La2O3、TiO2作为前驱体;将n(Li2CO3):n(La2O3):n(TiO2)=1.5:1:4的Li源、La源和Ti源的乙醇混合物球磨12小时,然后在900℃下煅烧10小时得到白色粉末,将上述白色粉末研磨后在900℃继续煅烧1小时;在上述混合物中再添加30%Li源以补偿高温加工过程中的锂的损失,1000℃下煅烧10小时、研磨后得到粉体C,即为粒度为100~200nm的纳米LLTO固态电解质材料;
S4.将10g步骤S2制得的粉体B和1g步骤S3制得的粉体C混合均匀,使用振实机,振实机的转速为500-3000r/min,时间为1~15min;采用机械融合法进行包覆,得到点状包覆或岛状包覆的样品D;
S5.将步骤S4得到的产物经超声振动过筛后得到LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料E;
S6.正极材料的制备:将本发明制备的正极材料和导电剂按照一定比例研磨混合得到粉末F,然后将粉末F、聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂、N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌混合12小时得到正极浆料G,正极材料、炭黑导电剂(SuperP)与聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂的质量比8:1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂占聚偏氟乙烯的32.5%,粘结剂的固含为7.5wt%。将正极浆料G涂布在铝箔上并真空干燥得到正极片,采用切片机裁切用于后续使用;
S7.全电池的组装:将步骤S6制得的正极片、电解液、隔膜与负极材料组装在一起,用封装壳封装构成全电池。
使用蓝电测试系统对电池性能进行测试。充放电截止电压为3~4.5V,充电倍率为0.2C,测得首次1C放电比容量为183.62mAh/g,不同放电倍率35C、40C、45C、50C、90C下放电比容量分别达1C放电比容量的97.5%、97%、96.7%、96.2%、94.8%。
从图2-4中可以看出,本发明所制备的纳米片状四氧化三钴、纳米片状钴酸锂和LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料的形貌均为片状。
实施例二:
S1.纳米片状四氧化三钴的制备:将40L浓度为10g/L的氨水注入反应釜作为底液,开启搅拌,在常温下同时缓慢加入160L浓度为80g/L的氯化钴溶液和140L质量分数为20%的氢氧化钠溶液,加料完毕后将物料温度升高至60℃,保温1.5小时,形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料,为防止氢氧化钴被氧化,反应过程中通入氮气进行保护;保温结束后将上述浆料进行压滤、洗涤,将浆料压滤水洗后所得滤饼加纯水调成浆液,进行闪蒸干燥,闪蒸干燥进风温度为300~350℃,然后经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴;将称量好的上述氢氧化钴置于匣钵中,在350℃下反应5小时,反应完成后,自然冷却至室温,对产物用325目筛网进行过筛,得到粉末A,即为纳米片状四氧化三钴;
S2.纳米片状钴酸锂材料的制备:按Li/Co的摩尔比为1.05的条件下加入将电池级碳酸锂Li2CO3、粉末A机械混合完全后以3℃/min升温速度升温至800℃,保温8小时,降至室温,将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎,然后将得到的小颗粒进行第二段焙烧,再以3℃/min升温速度升温至800℃,保温6小时后降温,最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出粉体B,即为纳米片状钴酸锂;气流磨进气压力为0.2MPa,分级频率为30HZ,气流粉碎后的粒度D50为6.2μm;
S3.纳米LLTO固态电解质材料的制备:选用高纯Li2CO3、La2O3、TiO2作为前驱体;将n(Li2CO3):n(La2O3):n(TiO2)=1.5:1:4的Li源、La源和Ti源的乙醇混合物球磨12小时,然后在900℃下煅烧10小时得到白色粉末,将上述白色粉末研磨后在900℃继续煅烧1小时;在上述混合物中再添加30%Li源以补偿高温加工过程中的锂的损失,1000℃下煅烧10小时、研磨后得到粉体C,即为纳米LLTO固态电解质材料;
S4.将10g步骤S2制得的粉体B和2g步骤S3制得的粉体C混合均匀,使用振实机,振实机的转速为500-3000r/min,时间为1~15min;采用机械融合法进行包覆,得到点状包覆或岛状包覆的样品D;
S5.将步骤S4得到的产物经超声振动过筛和除铁后得到LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料E;
S6.正极材料的制备:将本发明制备的正极材料和导电剂按照一定比例研磨混合得到粉末F,然后将粉末F、聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂、N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌混合12小时得到正极浆料G,正极材料、炭黑导电剂(SuperP)与聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂的质量比8:1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂占聚偏氟乙烯的32.5%,粘结剂的固含为7.5wt%。将正极浆料G涂布在铝箔上并真空干燥得到正极片,采用切片机裁切用于后续使用;
S7.全电池的组装:将步骤S6制得的正极片、电解液、隔膜与负极材料组装在一起,用封装壳封装构成全电池。
使用蓝电测试系统对电池性能测试。充放电截止电压为3~4.5V,充电倍率为0.2C,测得首次1C放电比容量为184.53mAh/g,不同放电倍率35C、40C、45C、50C、90C下放电比容量分别达1C放电比容量的97%、96.7%、96.3%、96%、95.4%。
实施例三:
S1.纳米片状四氧化三钴的制备:将40L浓度为10g/L的氨水注入反应釜作为底液,开启搅拌,在常温下同时缓慢加入160L浓度为80g/L的氯化钴溶液和140L质量分数为20%的氢氧化钠溶液,加料完毕后将物料温度升高至60℃,保温1.5小时,形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料,为防止氢氧化钴被氧化,反应过程中通入氮气进行保护;保温结束后将上述浆料进行压滤、洗涤,将浆料压滤水洗后所得滤饼加纯水调成浆液,进行闪蒸干燥,闪蒸干燥进风温度为300~350℃,然后经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴;将称量好的上述氢氧化钴置于匣钵中,在350℃下反应5小时,反应完成后,自然冷却至室温,对产物用325目筛网进行过筛,得到粉末A,即为纳米片状四氧化三钴;
S2.纳米片状钴酸锂材料的制备:按Li/Co的摩尔比为1.05的条件下加入将电池级碳酸锂Li2CO3、粉末A机械混合完全后以3℃/min升温速度升温至800℃,保温8小时,降至室温,将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎,然后将得到的小颗粒进行第二段焙烧,再以3℃/min升温速度升温至800℃,保温6小时后降温,最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出粉体B,即为纳米片状钴酸锂;气流磨进气压力为0.2MPa,分级频率为30HZ,气流磨粉碎后的粒度D50为6.34μm;
S3.纳米LLTO固态电解质材料的制备:选用高纯Li2CO3、La2O3、TiO2作为前驱体;将n(Li2CO3):n(La2O3):n(TiO2)=1.5:1:4的Li源、La源和Ti源的乙醇混合物球磨12小时,然后在900℃下煅烧10小时得到白色粉末,将上述白色粉末研磨后在900℃继续煅烧1小时;在上述混合物中再添加30%Li源以补偿高温加工过程中的锂的损失,1000℃下煅烧10小时、研磨后得到粉体C,即为纳米LLTO固态电解质材料;
S4.将10g步骤S2制得的粉体B和3g步骤S3制得的粉体C混合均匀,使用振实机,振实机的转速为500-3000r/min,时间为1~15min;采用机械融合法进行包覆,得到点状包覆或岛状包覆的样品D;
S5.将步骤S4得到的产物经超声振动过筛和除铁后得到LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料E;
S6.正极材料的制备:将本发明制备的正极材料和导电剂按照一定比例研磨混合得到粉末F,然后将粉末F、聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂、N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌混合12小时得到正极浆料G,正极材料、炭黑导电剂(SuperP)与聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂的质量比8:1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂占聚偏氟乙烯的32.5%,粘结剂的固含为7.5wt%。将正极浆料G涂布在铝箔上并真空干燥得到正极片,采用切片机裁切用于后续使用;
S7.全电池的组装:将步骤S6制得的正极片、电解液、隔膜与负极材料组装在一起,用封装壳封装构成全电池。
使用蓝电测试系统对电池性能测试。充放电截止电压为3~4.5V,充电倍率为0.2C,测得首次1C放电比容量为183.91mAh/g,不同放电倍率35C、40C、45C、50C、90C下放电比容量分别达1C放电比容量的97.7%、96.5%、95.3%、95.0%、94.6%。
对比例1:
S1.纳米片状四氧化三钴的制备:将40L浓度为10g/L的氨水注入反应釜作为底液,开启搅拌,在常温下同时缓慢加入160L浓度为80g/L的氯化钴溶液和140L质量分数为20%的氢氧化钠溶液,加料完毕后将物料温度升高至60℃,保温1.5小时,形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料,为防止氢氧化钴被氧化,反应过程中通入氮气进行保护;保温结束后将上述浆料进行压滤、洗涤,将浆料压滤水洗后所得滤饼加纯水调成浆液,进行闪蒸干燥,闪蒸干燥进风温度为300~350℃,然后经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴;将称量好的上述氢氧化钴置于匣钵中,在350℃下反应5小时,反应完成后,自然冷却至室温,对产物用325目筛网进行过筛,得到粉末A,即为纳米片状四氧化三钴;
S2.纳米片状钴酸锂材料的制备:按Li/Co的摩尔比为1.05的条件下加入将电池级碳酸锂Li2CO3、粉末A机械混合完全后以3℃/min升温速度升温至800℃,保温8小时,降至室温,将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎,然后将得到的小颗粒进行第二段焙烧,再以3℃/min升温速度升温至800℃,保温6小时后降温,最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出D50为粉体B,即为纳米片状钴酸锂;气流磨进气压力为0.2MPa,分级频率为30HZ,气流粉碎后的粒度D50为6.5μm;
S3.氧化铝包覆钴酸锂的制备:将钴酸锂和异丙醇铝混合,其中异丙醇铝与钴酸锂的摩尔比为1:100,球磨6小时得到混合均匀的粉末,将上述混合材料于400℃温度下热处理2小时,然后以10℃/min降温速率冷却至室温,制得氧化铝包覆钴酸锂正极材料;
S4.正极材料的制备:将本发明的正极活性物质和导电剂按照一定比例研磨混合得到粉末F,然后将粉末F、聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂、N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌混合12小时得到正极浆料G,正极活性物质、炭黑导电剂(SuperP)与聚偏氟乙烯和双三氟甲基磺酰亚胺锂混合形成的粘结剂的质量比为8:1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂占聚偏氟乙烯的32.5%,粘结剂的固含为7.5wt%。将正极浆料G涂布在铝箔上并真空干燥得到正极片,采用切片机裁切用于后续使用;
S5.全电池的组装:将步骤S6制得的正极片、电解液、隔膜与负极材料组装在一起,用封装壳封装构成全电池。
使用蓝电测试系统对电池性能测试。充放电截止电压为3~4.5V,充电倍率为0.2C,测得首次1C放电比容量为172.50mAh/g,不同放电倍率35C、40C、45C、50C、90C下放电比容量分别达1C放电比容量的96.9%、95.7%、94.3%、93.0%、90.0%。
表1实例1-3和对比例1制备的锂电池性能数据
综上所述,本发明提供了一种高安全、超高功率的LLTO/纳米片状钴酸锂正极材料及其制备方法,通过该方法制得的纳米LLTO包覆片状钴酸锂正极材料与氧化铝包覆钴酸锂正极材料相比,其安全性和倍率性能得到了明显的改善,并且其制备工艺简单,适用于工业化规模生产。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料,其特征在于,该正极材料包括纳米级片状钴酸锂和包覆所述纳米级片状钴酸锂的LLTO固态电解质材料包覆层。
2.根据权利要求1所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:
S1.纳米片状四氧化三钴的制备:氨水注入反应釜作为底液,开启搅拌,在常温下同时加入一定量的钴盐溶液和液碱,调节pH为11.5~13.0,升温至50~70℃,保温1~2小时,形成具有片状一次颗粒的氢氧化钴浆料;然后将浆料进行压滤、洗涤,干燥,经气流磨破碎得到无团聚无粘连的片状氢氧化钴;将片状氢氧化钴置于在300~600℃下反应4~7小时,反应完成后,自然冷却至室温,对产物用200~325目筛网进行过筛,得到粉末A,即为纳米片状四氧化三钴;
S2.纳米片状钴酸锂材料的制备:以粉末A、电池级碳酸锂为原料,采用二阶段固相合成法制备纳米片状钴酸锂,即粉末B;
S3.纳米LLTO固态电解质材料的制备:将化学计量的Li源、La源和Ti源的乙醇混合物进行混合,然后煅烧、研磨后得到粉体C,即为纳米LLTO固态电解质材料;
S4.将步骤S2制得的粉体B和步骤S3制得的粉体C混合均匀,采用机械融合法进行包覆,得到点状包覆或岛状包覆的样品D;
S5.将步骤S4得到的样品D经超声振动过筛后得到LLTO固态电解质材料包覆的纳米级片状钴酸锂正极材料E。
3.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述的氨水的质量浓度为10~20%,所述的钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、碳酸钴、醋酸钴中的一种或多种,所述钴盐溶液中钴离子浓度为100~120g/L;所述液碱为氢氧化钠溶液,其浓度为90~180g/L;所述钴盐溶液、液碱与氨水的体积比为1:3:3~1:5:4。
4.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤S1在加入所述钴盐溶液和液碱的过程中通入氮气防止氢氧化钴被氧化;将浆料压滤洗涤后所得滤饼加纯水调成浆液,进行闪蒸干燥,闪蒸干燥的进风温度为300~350℃。
5.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述原料电池级碳酸锂和纳米四氧化三钴按照摩尔比Li/Co=1.0~1.1充分混合。
6.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述二阶段固相合成法中第一阶段焙烧以3~6℃/min升温至500~700℃,保温5~15小时,以3~6℃/min速率降至室温,完成一段加热,将得到的产物采用双对辊处理后再经气流磨破碎,将破碎后的小颗粒进行第二阶段焙烧,以3~6℃/min升温速度升温至700~800℃,保温5~10小时后降温,得到块状样品;最后经双对辊、气流磨破碎、分级制备出粉体B,即为纳米片状钴酸锂;所述气流磨进气压力为0.2~0.5MPa,分级频率为15~40HZ,气流磨粉碎后的粒度D50为6.0~7.0μm。
7.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中Li源为LiNO3、Li2CO3中的一种或多种;La源为La(NO3)3·6H2O、La2O3、La(OH)3中的一种或多种;Ti源为C16H36O4Ti、TiO2中的一种或多种;
所述Li源:La源的摩尔比为1:1~2:1;所述步骤S3中的过量的Li源粉体添加量控制在20~30%,以补偿损失高温加工过程中的锂。
8.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中的煅烧温度范围为800~1000℃、煅烧时间为10~12小时;步骤S3中所述混合的方法为超声混合、机械搅拌或球磨中的一种或多种。
9.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤3中所述粉体B和粉体C的质量比为3.3~10。
10.根据权利要求2所述的LLTO/纳米片状钴酸锂复合正极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中使用振实机进行机械融合法制备LLTO包覆片状钴酸锂,所述振实机的转速为500-3000r/min,时间为1~15min。
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