一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料及其制备方法和应用，该材料的制备方法依次包括配料—装钵、画格—烧结—粉碎筛分—掺混等步骤，通过使用不同混料工艺技术，避免常规多次烧结，采用梯度烧结工艺形成粒度梯度，制备出团聚型钴酸锂和单晶型钴酸锂。其中团聚型钴酸锂的倍率、循环性能好，单晶型钴酸锂的压实、容量高，通过将团聚型、单晶型钴酸锂粉碎混合级配，制备出低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂正极材料。本发明专利技术制备的钴酸锂正极材料主要用于电子烟产品，提高电子烟的性价比。电子烟的性价比。电子烟的性价比。

【技术实现步骤摘要】
一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电子烟作为燃烧烟草的一种替代或者叫补充产品，是一种非燃烧型的电子雾化设备，采用先进的微电子技术和物理雾化技术，把从烟草中提取的烟碱稀释液雾化成烟雾状，人性化模拟出吸烟的整个过程。由于其使用过程中无致癌物，更健康、无二手烟、无烟臭味、不会牙黄、无明火、无烟灰、无口臭等优点，不断普及到千家万户口，用户对电子烟的体验要求越来越高。其中小型化、轻量化、便捷化是电子烟面临难题，主要体现在电子烟所用的锂离子电池，必须体积小、能量密度高、低倍率性能好，安全可靠性高。
[0003]锂离子电池由正极、负极、电解液以及介于正负极板间防止其短路的隔膜组成。锂电池充放电过程中，Li嵌入和脱岀正负电极材料进行能量交换。钴酸锂正极材料将锂存储在体相中，Li需要从正极材料表面经过正极材料体相扩散到正极材料内部，锂离子扩散路径长，导致内阻过大，放电容量和平台较低。
[0004]目前市场上使用的高倍率钴酸锂主要用于电子模型(航模、车模等)、无线电动玩具等大功率电子器具，无针对于电子烟市场开发低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂倍率型产品，严重制约电子烟发展。
[0005]本专利技术专利针对于电子烟开发低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂正极材料，使得电子烟能够的轻量化、体积小、便携化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料的制备方法，通过使用不同混料工艺技术，避免常规多次烧结，采用梯度烧结工艺形成粒度梯度，制备出团聚型钴酸锂和单晶型钴酸锂。由于团聚型钴酸锂的倍率、循环性能好，单晶型钴酸锂的压实、容量高，通过团聚型、单晶型钴酸锂粉碎混合级配，制备出低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂正极材料。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]混合料A1的配料：将四氧化三钴(Co3O4)和工业级碳酸锂(Li2CO3)按照锂钴摩尔比(1.01～1.12)进行称取；以Co3O4的质量为基准，称取0.01～0.3wt％Mg(OH)2、0.01～0.3wt％Al2O3和1～4wt％Co(OH)2，将上述原料加入到高混机中进行混料，混料速度为500～800rmp，混料时间20～40min，混合均匀无白点，得到混合料A1；
[0009]所述的四氧化三钴优选单晶或团聚型Co3O4，中值粒径D50＝4～7μm；
[0010]混合料A2的配料：将四氧化三钴(Co3O4)和工业级碳酸锂(Li2CO3)按照锂钴摩尔比(1.0～1.1)进行称取，添加剂为TiO2和Al2O3，以Co3O4的质量为基准，TiO2和Al2O3的用量分别
为0.01～0.2wt％和0.01～0.2wt％，将称取好的Co3O4、Li2CO3、TiO2和Al2O3加入到高混机进行混料，混料速度为500～800rmp，混料时间20～30min，混合均匀无白点，得到混合料A2；
[0011]所述的Co3O4优选喷雾Co3O4，中值粒径D50＝4～7μm；
[0012]装钵、画格：将混合料A1、混合料A2分别装入莫来石320mm
×
320mm
×
85mm匣钵3～5Kg，摇匀并打格划线；
[0013]烧结：将分别装有混合料A1和混合料A2的匣钵上下层堆叠放置后置于辊道气氛窑炉中进行烧结，烧结后冷却至常温；其中，装有混合料A1的匣钵位于上层，上层温度为930～980℃；装有混合料A2的匣钵位于下层，下层温度为900～950℃；烧结的时间为12～20h。
[0014]粉碎筛分：将经过烧结的混合料A1通过旋轮磨进行粗粉碎，然后粗粉碎的物料进行气流粉碎筛分，粉碎机的分级频率2-20Hz，给料频率5-30Hz，粉碎后物料过150～350目筛网，得到粉碎钴酸锂A1粉末；旋轮磨用于对难粉碎的物料进行粉碎，适用于单晶材料的粗粉碎；
[0015]将经过烧结的混合料A2通过鄂破、对辊进行粗粉碎，然后粗粉碎的物料进行气流粉碎筛分，粉碎机的分级频率2-15Hz，给料频率5-30Hz，粉碎后物料过325目筛网，得到粉碎钴酸锂A2粉末；鄂破、对辊用于易粉碎物料，适用于团聚材料的粗粉碎；
[0016]掺混：将粉碎钴酸锂A1粉末、粉碎钴酸锂A2粉末按照1～9:1～5的质量比例进行混合得到掺混钴酸锂粉末，然后将掺混钴酸锂粉末进行批混、除磁、包装即得目标产物，产物为粒度分布宽，杂质含量低，物料纯净的钴酸锂材料，具有低倍率、高压实、高容量、高电压型性质。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供上述所述的制备方法制得的钴酸锂材料；所述钴酸锂材料作为正极材料应用在锂离子电子中时，能够用于电子烟中。
[0018]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0019](1)本专利技术是利用Co3O4形貌特性，采用梯度烧结工艺，一次烧结获得团聚型、单晶型的钴酸锂。避免二次烧结，增加成本；
[0020](2)本专利技术制备的团聚型钴酸锂倍率性能好，制备的单晶型钴酸锂容量、循环性能好、高温性能优、压实密度高，通过将团聚型钴酸锂和单晶型钴酸锂级配，制备出适用于电子烟的低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂正极材料；
[0021](3)本专利技术制备的钴酸锂正极材料主要用于电子烟产品，提高电子烟的性价比。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1得到的粉碎钴酸锂A1材料的SEM形貌图；
[0023]图2为本专利技术实施例1得到的粉碎钴酸锂A2材料的SEM形貌图；
[0024]图3为本专利技术实施例1得到的掺混钴酸锂材料的SEM形貌图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]下列实施例中，除特殊说明外，Mg(OH)2、Al2O3、Co(OH)2、TiO2的用量参考基准均为
对应步骤中Co3O4的质量。
[0027]实施例1
[0028]混合料A1的配料：将四氧化三钴(Co3O4)和工业级碳酸锂(Li2CO3)按照锂钴摩尔比1.05进行称取，添加剂为Mg(OH)2、Al2O3、Co(OH)2，将配置好的Co3O4、Li2CO3、0.18wt％Mg(OH)2、0.12wt％Al2O3和3wt％Co(OH)2依次加入到高混机，混料速度为600rmp，混料时间30min，混合均匀无白点，得到混合料A1；
[0029]所述的四氧化三钴为团聚型Co3O4，中值粒径D50＝6.5μm；
[0030]混合料A2的配料：将四氧化三钴(Co3O4)和工业级碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：混合料A1的配料：将Co3O4与Li2CO3按照Li/Co摩尔比为1.01-1.12的比例进行混料，加入Mg(OH)2、Al2O3和Co(OH)2，混合均匀后得到混合料A1；混合料A2的配料：将Co3O4与Li2CO3按照Li/Co摩尔比为1.0-1.1的比例进行混料，加入TiO2和Al2O3为添加剂，混合均匀后得到混合料A2；装钵、画格：将混合料A1和混合料A2分别装入匣钵中，摇匀并打格划线；烧结：将分别装有混合料A1和混合料A2的匣钵上下层堆叠放置后进行烧结，烧结后冷却至常温；其中，装有混合料A1的匣钵位于上层，装有混合料A2的匣钵位于下层；粉碎筛分：经过烧结的混合料A1经过粗粉碎、气流粉碎后，经过150～350目筛网，得到粉碎钴酸锂A1粉末；经过烧结的混合料A2经过粗粉碎、气流粉碎后，过325目筛网得到粉碎钴酸锂A2粉末；掺混：将粉碎钴酸锂A1粉末和粉碎钴酸锂A2粉末进行掺混后得到掺混钴酸锂粉末，掺混钴酸锂粉末经过批混、除磁后得到目标产物，即低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述混合料A1的配料步骤中,Co3O4为单晶或团聚型Co3O4，其中值粒径D50＝4～7μm；以Co3O4的质量为基准，所述Mg(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，朱二涛，胡刚刚，吴胜坤，杨阳，徐从胜，
申请(专利权)人：合肥融捷能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：