[发明专利]一种掺杂及包覆的钴酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂及包覆的钴酸锂正极材料的制备方法，该方法向含有掺杂元素的钴酸锂材料依次加入无水醋酸镁粉体和异丙醇铝粉体，然后加入过量的无水乙醇溶液，再加入正硅酸乙酯溶液，搅拌至均匀，烘干、焙烧、粉碎和过筛，获得Al、Mg、Si包覆的钴酸锂正极材料，这样，本发明通过将无水醋酸镁、异丙醇铝和正硅酸乙酯溶解在无水乙醇溶液中，以液相的形式与钴酸锂材料混合，从而达到在钴酸锂表面均匀包覆Al、Mg、Si的氧化物的效果，进而提升钴酸锂材料的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种掺杂及包覆的钴酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

随着3C电子产品的快速发展，电子产品市场对钴酸锂电池材料的放电比容量和循环稳定性提出了更高的要求，传统4.2V的钴酸锂材料已不能满足市场需求，因此需要开发具有更高放电比容量和更好循环稳定性的钴酸锂材料。

目前，通过提高钴酸锂材料的充电电压可以有效提高材料的放电比容量，但是，深度充放电会加速Co离子与电解质的反应，从而导致钴酸锂材料结构被破坏，进而降低材料的的循环稳定性；为了克服这一瓶颈问题，通常采用对钴酸锂材料进行氧化物表面包覆来阻碍Co离子与电解质的反应；大量的试验证明：在钴酸锂表面包覆Al、Mg、Si等元素可以有效改善LiCoO₂在高电压条件下的循环稳定性。

现有技术中，常用的包覆方法为固相烧结法和共沉淀法，固相烧结法是将Al、Mg、Si的氧化物与LiCoO₂混合后煅烧，工艺简单，但难以达到均匀包覆，共沉淀法是通过络合反应，在LiCoO₂表面生成金属氢氧化物沉淀，然后煅烧生成氧化物包覆层，虽包覆较均匀，但工艺条件难以控制，产品一致性较差。

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一种掺杂及包覆的钴酸锂正极材料的制备方法。

本发明实施例提供一种掺杂及包覆的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，称取含有掺杂元素的钴酸锂材料，向所述含有掺杂元素的钴酸锂材料中加入无水醋酸镁粉体和异丙醇铝粉体，然后加入过量的无水乙醇溶液，搅拌至混合均匀，获得均一的浆液；

步骤2，向所述均一的浆液中加入正硅酸乙酯溶液，搅拌至均匀，然后置于烘箱内烘干，获得表面均匀包覆Al、Mg、Si有机盐的钴酸锂材料；

步骤3，将所述表面均匀包覆Al、Mg、Si有机盐的钴酸锂材料置于高温箱式炉中进行焙烧，然后粉碎过筛，获得Al、Mg、Si包覆的钴酸锂正极材料。

上述方案中，所述步骤1中含有掺杂元素的钴酸锂材料的掺杂元素为Al、Mg、Ti、Ni或Mn元素中至少一种，其掺杂量为0～4000ppm。

上述方案中，所述步骤1中加入的无水醋酸镁粉体中Mg元素占所述含有掺杂元素的钴酸锂材料的100～4000ppm。

上述方案中，所述步骤1中加入的异丙醇铝粉体中Al元素占所述含有掺杂元素的钴酸锂材料的100～3000ppm。

上述方案中，所述步骤2中加入的正硅酸乙酯溶液中Si元素占所述步骤1中含有掺杂元素的钴酸锂材料的100～3000ppm。

上述方案中，所述步骤2中搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为0.5～2h。

上述方案中，所述步骤2中烘干温度60～80℃。

上述方案中，所述步骤3中焙烧温度为800～1100℃，焙烧时间为3h～10h。