一种高电压钴酸锂材料及其制备方法、正极片和二次电池技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种高电压钴酸锂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、将钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂和去离子水加入聚四氟乙烯容器中，加热结晶化，洗涤得到中间产物，将中间产物干燥后加热一次煅烧，升温二次煅烧得到纺锤体四氧化三钴前驱体；步骤S2、将碳源加入溶剂中，加入酒精和纺锤体四氧化三钴前驱体，加热反应，降至室温过滤得到沉淀物；步骤S3、将沉淀物加入金属阳离子盐溶液中，加热搅拌干燥，高温煅烧得到高电压钴酸锂。本发明专利技术的一种高电压钴酸锂材料的制备方法，简单易得，操作性好。操作性好。操作性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高电压钴酸锂材料及其制备方法、正极片和二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种高电压钴酸锂材料及其制备方法、正极片和二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是当下消费类电子产品使用最多的储能设备，当下随着人们对可移动设备需求量的激增，各种电子产品对电池的需求逐步向快充与高能量密度统一。钴酸锂是便携式消费类电子产品电池的主要正极材料，其较高的电压平台与倍率性能是其优势，当前钴酸锂的研发发要往更高的应用电压领域发展，目前主要瓶颈在于4.5V后正极存在的不可逆相变，其开发难度颇高，但能量密度的提高也可以通过提高其应用压实密度，通过微观形貌调节是一种有力的改善手段。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高电压钴酸锂材料的制备方法，简单易得，操作性好。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种高电压钴酸锂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、将钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂和去离子水加入聚四氟乙烯容器中，加热结晶化，洗涤得到中间产物，将中间产物干燥后加热一次煅烧，升温二次煅烧得到纺锤体四氧化三钴前驱体；
[0007]步骤S2、将碳源加入溶剂中，加入酒精和纺锤体四氧化三钴前驱体，加热反应，降至室温过滤得到沉淀物；
[0008]步骤S3、将沉淀物加入金属阳离子盐溶液中，加热搅拌干燥，高温煅烧得到高电压钴酸锂。
[0009]优选地，所述钴源为四氰合镍酸钾、硝酸钴中的一种。
[0010]优选地，所述步骤S1中钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂的重量份数比为1～2:2～3:4～5:1～2。
[0011]优选地，所述步骤S1中一次煅烧的温度为450～600℃，一次煅烧的时间为1～5h。
[0012]优选地，所述步骤S2中二次煅烧的温度900～1100℃，二次煅烧的时间为1～5h。
[0013]优选地，所述步骤S2中碳源与纺锤体四氧化三钴前驱体的重量份数比为1～2:3～5。
[0014]优选地，所述步骤S2中加热反应的温度为120～200℃，反应时间为4～8h。
[0015]优选地，所述步骤S3中沉淀物与金属阳离子盐溶液的重量份数比为1～4:1～2。
[0016]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种高电压钴酸锂材料，稳定性高，能够承受高电压。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0018]一种高电压钴酸锂材料，由上述的高电压钴酸锂的制备方法得到。
[0019]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种正极片，具有良好的稳定性。
[0020]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0021]一种正极片，包括上述的高电压钴酸锂材料。
[0022]本专利技术的目的之四在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，具有良好的稳定性和耐高压性能。
[0023]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0024]一种二次电池，包括上述的正极片。
[0025]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的高电压钴酸锂材料的制备方法简单，可控性好；本专利技术制备得到的高电压钴酸锂材料具有良好的稳定性和耐高压性，电化学性能好。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的纺锤体棒状前驱体的放大示意图之一。
[0027]图2是本专利技术的纺锤体棒状前驱体的放大示意图之二。
[0028]图3是本专利技术的钴酸锂的截面放大示意图。
[0029]图4是本专利技术的钴酸锂与对比例1的钴酸锂在45℃下的循环容量保持率。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0031]本专利技术的高电压钴酸锂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]步骤S1、将钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂和去离子水加入聚四氟乙烯容器中，加热结晶化，洗涤得到中间产物，将中间产物干燥后加热一次煅烧，升温二次煅烧得到纺锤体四氧化三钴前驱体；
[0033]步骤S2、将碳源加入溶剂中，加入酒精和纺锤体四氧化三钴前驱体，加热反应，降至室温过滤得到沉淀物；
[0034]步骤S3、将沉淀物加入金属阳离子盐溶液中，加热搅拌干燥，高温煅烧得到高电压钴酸锂。
[0035]本专利技术通过对苯二甲酸与三价钴盐络合形成Mil
‑
101衍生物，结构式如下：
[0036][0037]本专利技术的络合物形貌为纺锤体棒状，通过高温煅烧后可制备继承相应形貌得四氧化钴前驱体，此外在前驱体中更可以掺杂同为三价金属得铝元素以稳定电池循环过程中的正极材料体相结构。制备方法中将葡萄糖在水溶液中表面具有多种活性官能团的特点，吸附多种金属阳离子，如镧、钇、锆、铝、镁、钛、铌、铈等，在后续二次烧结后可根据具体改善目的形成不同的包覆层。现有的钴酸锂的制备方法主要使用共沉淀前驱体和固相火法合成，得到的钴酸锂为不规则的块状，粒度大小不均一，导致压实密度会较大，因此，在使用时需要分成两种大小不均一的颗粒互相搭配使用，而本专利技术的纺锤体可不需要通过级配，直接合成该种棒状貌，从材料结构上即可提升压实密度，使制备得到的极片性能更好。其中，步骤S1中第一次加热主要为断开有机物的相关连接键，形成碳骨架，第二次继续加热，为钴酸锂进行合成。
[0038]具体地，反应化学式如下：
[0039]C8H6O4+C6CoK3N6+HF
→
Mil
‑
101。
[0040]在一些实施例中，钴源为四氰合镍酸钾、硝酸钴中的一种。不同钴源合成制备出纺锤体的成功率不同。四氰合镍酸钾含有三价钴，能够直接反应得到本申请的有机金属框架，而且成功率高，因此，相对于硝酸钴，成功率更好。
[0041]在一些实施例中，步骤S1中钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂的重量份数比为1～2:2～3:4～5:1～2。钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂的重量份数比为1:2:4:1、2:2:4:1、1:2:4:1、1:3:4:1。
[0042]在一些实施例中，步骤S1中一次煅烧的温度为450～600℃，一次煅烧的时间为1～5h。优选地，一次煅烧的温度为450～500℃、500～550℃、550～600℃，具体地，一次煅烧的温度为450℃、480℃、500℃、520℃、550℃、580℃、590℃、600℃。一次煅烧的时间为1～5h，具体地，一次煅烧的时间为1h、2h、3h、4h、5h。
[0043]在一些实施例中，步骤S2中二次煅烧的温度900～1100℃，二次煅烧的时间为1～5h。优选地，二次煅烧的温度900～950℃、950～1000℃、1000～1100℃。二次煅烧的时间为1h、2h、3h、4h、5h。
[0044]在一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电压钴酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂和去离子水加入聚四氟乙烯容器中，加热结晶化，洗涤得到中间产物，将中间产物干燥后加热一次煅烧，升温二次煅烧得到纺锤体四氧化三钴前驱体；步骤S2、将碳源加入溶剂中，加入酒精和纺锤体四氧化三钴前驱体，加热反应，降至室温过滤得到沉淀物；步骤S3、将沉淀物加入金属阳离子盐溶液中，加热搅拌干燥，高温煅烧得到高电压钴酸锂。2.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述钴源为四氰合镍酸钾、硝酸钴中的一种。3.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中钴源、对苯二甲酸、三氯化钴、氟化锂的重量份数比为1～2:2～3:4～5:1～2。4.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中一次煅烧的温度为450～600℃，一次煅...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡泽林，马斌，吴声本，郑明清，
申请(专利权)人：浙江锂威能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：