專利名稱：一種鋰離子電池納米正極材料LiCoC的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池納米正極材料LiCoO2粉的制備方法。
目前，絕大多數(shù)的電池生產(chǎn)廠家主要使用LiCoO2作為正極材料。LiCoO2屬于一層狀化合物，與LixNiO2和Li1+xMnO2相比較，具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、高的放電平臺和能量密度以及循環(huán)穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)的LiCoO2制備方法是采用高溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)。Thomas，M.G.S.R.等人[J.Electrochem.Soc.，132(1985)，1521-1528]，以碳酸鋰與碳酸鈷(或氧化鈷)以適當(dāng)比例研磨，在600℃燒12小時后，再在900℃以上高溫?zé)Y(jié)24小時而成。該方法制備樣品的電化學(xué)性能不穩(wěn)定，電池容量不高，其主要原因是高溫?zé)Y(jié)后，鋰會發(fā)生損失，導(dǎo)致計量比變化；唐致遠(yuǎn)等人的發(fā)明專利申請(公開號為CN241823A)，通過兩步合成方法制備LiCoO2。該方法由于采用分步焙燒，而且在一定壓力下，壓制成片，工藝較復(fù)雜。上述這些方法合成的材料，顆粒尺寸較大(幾個至幾十個μm)，比表面積小，有時會導(dǎo)致材料接觸不良。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，采用簡單方便的合成工藝制備出具有高比容量和優(yōu)良循環(huán)性能的納米LiCoO2粉。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案將鋰化合物與鈷化合物以一定計量的摩爾比混合，使用球磨機(jī)研磨，在550-750℃溫度下焙燒，即得到LiCoO2超細(xì)粉。
本發(fā)明的制備方法包括以下步驟一種鋰離子電池納米正極材料LiCoO2粉的制備方法，其特征在于制備過程包括(1)將鋰化合物和鈷化合物原料以1.0-1.2∶1的摩爾比混合，然后在研磨機(jī)中研磨混合均勻，(2)步驟(1)混合均勻的原料，在550-750℃的溫度下焙燒10-20小時，冷卻至室溫，(3)將步驟(2)焙燒后冷卻的樣品在球磨機(jī)中研磨，即得到納米粉產(chǎn)品。
本發(fā)明所用的原料鋰化合物和鈷化合物不含結(jié)晶水時，步驟(1)研磨時需加入一定量的添加劑，目的是提高其反應(yīng)速度和使反應(yīng)物混合均勻；所述的添加劑為工業(yè)酒精，其加入量為鋰化合物和鈷化合物原料重量的5-10％；如果鋰化合物和鈷化合物含結(jié)晶水則可直接研磨。
本發(fā)明所用的鋰化物為氫氧化鋰或硝酸鋰。
本發(fā)明所用的鈷化物選自無水硝酸鈷、六水硝酸鈷、無水醋酸鈷、四水醋酸鈷、草酸鈷和氫氧化鈷中的任一種。
本發(fā)明所述的研磨機(jī)為已知的機(jī)械研磨設(shè)備，所述的焙燒用的焙燒爐已申請專利，專利申請?zhí)枮?0263253.5。
本發(fā)明的主要優(yōu)點本發(fā)明由于采用一步法焙燒制得所需的產(chǎn)品，因此工藝簡單，而且所需的設(shè)備少，生產(chǎn)成本相對較低，按本發(fā)明的方法制備的產(chǎn)品顆粒尺寸為50-200mm，用于電池具有較高的比容量和優(yōu)良的循環(huán)性能，循環(huán)次數(shù)在500次以上。
下面通過具體的實例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點。
實例1將氫氧化鋰與六水硝酸鈷按以1.1∶1的摩爾的比例混合，置于瑪瑙研缽中，均勻地研磨，于560℃的溫度下焙燒19小時，冷卻至室溫后取出，研磨成粉狀，其XRD(X射線衍射)和TEM(透射電子顯微鏡)結(jié)果見

圖1、圖2。
實例2以四水醋酸鈷取代實例1中的六水硝酸鈷，其摩爾比為1.2∶1，焙燒溫度740℃，時間12小時，其它制備條件與實例1一致，結(jié)果見圖3和圖4。
實例3將氫氧化鋰與無水硝酸鈷按以1.1∶1的摩爾的比例混合，置于瑪瑙研缽中，加入樣品重量的6％工業(yè)酒精，均勻地研磨，于600℃的溫度下焙燒16小時，冷卻至室溫后取出，研磨成粉狀。其XRD(X射線衍射)和TEM(透射電子顯微鏡)結(jié)果與實例1基本一致。
實例4將氫氧化鋰與無水醋酸鈷按以1∶1的摩爾比例混合，置于瑪瑙研缽中，加入添加劑工業(yè)酒精(樣品重量的10％)，均勻地研磨，于750℃的溫度下焙燒10小時，冷卻至室溫后取出，研磨成粉狀。其XRD(X射線衍射)和TEM (透射電子顯微鏡)結(jié)果與實施2基本一致。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池納米正極材料LiCoO2粉的制備方法，其特征在于制備過程包括(1)將鋰化合物和鈷化合物原料以1.0-1.2∶1的摩爾比混合，然后在研磨機(jī)中研磨混合均勻，(2)步驟(1)混合均勻的原料，在550-750℃的溫度下焙燒10-20小時，冷卻至室溫，(3)將步驟(2)焙燒后冷卻的樣品在球磨機(jī)中研磨，即得到納米粉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟(1)所述的鋰化合物為氫氧化鋰或硝酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鈷化合物選自無水硝酸鈷、六水硝酸鈷、無水醋酸鈷、四水醋酸鈷、草酸鈷以及氫氧化鈷中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)鋰化合物和鈷化合物原料不含結(jié)晶水時，步驟(1)研磨過程需加入添加劑，所述的添加劑為工業(yè)酒清，其加入量為原料重量的5-10％。
全文摘要
本發(fā)明是一種鋰離子電池納米正極材料LiCoO
文檔編號C01D15/00GK1357933SQ00134039
公開日2002年7月10日 申請日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月8日
發(fā)明者力虎林, 申承民, 張校剛, 周盈科, 史彥莉, 劉埃林, 李云飛, 汪英杰, 孫曙光 申請人:蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 劉埃林, 李云飛, 汪英杰, 孫曙光