【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池，涉及一種鈷酸鋰正極材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、隨3c電子產品的迅速發展，鈷酸鋰正極材料由于工作電壓高、放電平穩和循環性能好等優勢被廣泛研究。為了應對不斷升級的消費電子產品對鋰電池更高能量密度和循環性能的要求，鈷酸鋰正極材料的制備過程也開始多元化，被采用最廣泛的一種方法是利用多段燒結的方法制備鈷酸鋰材料，如cn?115642235a公開了一種鈷酸鋰正極材料及其制備方法和應用，該制備方法包括以下步驟：a)將鈷源a、鋰源c和摻雜元素d混合后，進行第一次燒結，機械粉碎后得到基體鈷酸鋰；b)將鈷源b、鋰源c和摻雜元素e混合后，進行第二次燒結，氣流粉碎完全后得到一次鈷酸鋰；c)將步驟a)得到的基體鈷酸鋰、步驟b)得到的一次鈷酸鋰和添加劑混合后，進行第三次燒結，機械粉碎后得到具有核殼結構的一燒產物；d)將步驟c)得到的具有核殼結構的一燒產物與包覆劑混合后，進行第四次燒結，解聚后得到鈷酸鋰正極材料。
2、但是目前現有技術的燒結過程中，揮發的鋰鹽和co2不能及時排除，從而使燒結后物料出現“黑斑”，該位置物料粒度大，殘堿高，造成整體樣品顆粒粒徑異常以及表面殘堿高；并且燒結過程中還存在隨著溫度升高，氣體膨脹，造成反應過度，出現大量顆粒團聚現象。
3、基于以上研究，需要提供一種鈷酸鋰正極材料的制備方法，所述制備方法能夠避免鈷酸鋰正極材料的燒結“黑斑”，能夠改善顆粒形貌，降低鈷酸鋰正極材料顆粒表面殘堿量，提升正極材料的循環性能。
技術實現思路
1、本專
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供了一種鈷酸鋰正極材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
4、(1)將鈷前驅體和鋰源進行混合和一次燒結，得到一燒品；
5、(2)將步驟(1)所述一燒品進行二次燒結，得到所述鈷酸鋰正極材料；
6、其中，步驟(1)所述一次燒結的窯壓在0pa以下，和/或步驟(2)所述二次燒結的窯壓在0pa以下。
7、本專利技術主要通過調整燒結過程的窯壓，由于窯壓反映了排氣平衡度，當窯壓在0pa以下時，能夠及時將揮發的鋰鹽和生成的二氧化碳氣體排出，保證反應持續進行，降低生產鈷酸鋰顆粒表面的殘堿，提升材料加工性能和電性能，因此，本專利技術通過實時調控窯壓，控制了排氣平衡度，解決了高電壓鈷酸鋰材料燒結過程中氣體對顆粒形貌和結構的影響，避免了鈷酸鋰正極材料的燒結“黑斑”。
8、本專利技術步驟(1)所述一次燒結的窯壓在0pa以下，和/或步驟(2)所述二次燒結的窯壓在0pa以下包括以下情況：①一次燒結的窯壓在0pa以下，二次燒結的窯壓在0pa以下或大于0pa，②一次燒結的窯壓大于0pa，二次燒結的窯壓在0pa以下。
9、優選地，步驟(2)所述二次燒結的窯壓為-5～5pa，例如可以是-5pa、0pa或5pa，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
10、優選地，步驟(1)所述一次燒結的窯壓在0pa以下，例如可以是0pa、-10pa、-20pa、-30pa、-40pa、-50pa或-60pa，且步驟(2)所述二次燒結的窯壓大于0pa，例如可以是10pa、50pa、100pa、200pa或500pa，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
11、本專利技術的制備方法中僅需控制一次燒結的窯壓即可，由于一次燒結過程是鋰鹽和鈷鹽的反應以及鈷酸鋰晶體長大過程，該階段形成的鈷酸鋰的結晶度、一次顆粒形貌以及表面殘堿直接影響了產品的克容量和循環性能，因此本專利技術僅需通過對一次燒結過程窯壓進行調控，能夠實現對鈷酸鋰正極材料結晶度、顆粒形貌以及表面殘堿的改善，從而提升產品性能。
12、優選地，步驟(1)所述一次燒結的窯壓為-50pa～0pa，例如可以是-50pa、-40pa、-30pa、-20pa、-10pa或0pa，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用，優選為-30pa～-10pa。
13、本專利技術一次燒結的窯壓優選在-30pa～-10pa范圍內，由于窯壓過低時，會過量排氣，從而會帶走燒結過程所必需的li，導致反應不完全，團聚現象嚴重，而窯壓過高，燒結過程中揮發的鋰鹽和生產的co2未能及時排出，導致顆粒反應過度，顆粒生長粒徑較大，為了得到設計要求粒徑，粉碎過程中將顆粒打碎，造成顆粒表面碎渣增多，殘堿增大，在電池循環過程中會增加與電解液的接觸，造成循環性能差。
14、優選地，步驟(1)所述一次燒結的排氣流量大于等于進氣流量。
15、本專利技術通過控制燒結過程中進氣和排氣的流量來控制燒結過程中的窯壓，本專利技術的排氣流量大于進氣流量時，能夠使窯壓小于0pa。
16、優選地，步驟(1)所述一次燒結的排氣流量與進氣流量之比為(1-1.8):1，例如可以是1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1或1.8:1，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用，優選為(1.16-1.48):1。
17、本專利技術燒結過程中，一直進氣且一直排氣，通過控制排氣流量和進氣流量的比值，實時控制了反應的窯壓在特定范圍內，控制了顆粒均勻度以及表面殘堿含量等。
18、優選地，步驟(1)所述一次燒結采用的燒結爐的排風頻率為5-50hz，例如可以是5hz、15hz、25hz、35hz、45hz或50hz，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
19、本專利技術通過控制燒結爐的排風頻率即可控制燒結的排氣流量，從而控制了燒結過程的窯壓，即本專利技術的窯壓、排氣流量和進氣流量之比以及排風頻率之間相互搭配，實現了對燒結過程實時控制的目的；并且，本專利技術通過變化排風頻率的方法，免去了不同工藝下調整排風插板閥，補風口等工藝步驟，避免了切換不同電壓下鈷酸鋰燒結時誤操作或漏操作，本專利技術只需對窯壓進行調控，即可改善物料燒結時的反應過程和長大過程。
20、優選地，步驟(1)所述一次燒結采用的燒結爐為箱式燒結爐。
21、優選地，步驟(1)所述一次燒結的溫度為600-700℃，例如可以是600℃、650℃或700℃，時間為15-30h，例如可以是15h、20h、25h或30h，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
22、優選地，步驟(1)所述一次燒結的氣氛為空氣氣氛。
23、優選地，步驟(1)所述鈷前驅體和鋰源進行混合時，還加入了摻雜劑。
24、優選地，所述摻雜劑的添加量為步驟(1)所述鈷前驅體的0.1-1.0wt％，例如可本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結的窯壓在0Pa以下，且步驟(2)所述二次燒結的窯壓大于0Pa；
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結的排氣流量大于等于進氣流量；
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結采用的燒結爐的排風頻率為5-50Hz；
5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結的溫度為600-700℃，時間為15-30h；
6.根據權利要求1-5任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述二次燒結的窯壓為0-5Pa，但不包括0Pa；
7.根據權利要求1-6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一燒品在進行二次燒結前，先與包覆劑進行混合；
8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
9.一種鈷酸鋰正極材料，其特征
10.一種電池，其特征在于，所述電池包括如權利要求9所述的鈷酸鋰正極材料。
...【技術特征摘要】
1.一種鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結的窯壓在0pa以下，且步驟(2)所述二次燒結的窯壓大于0pa；
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結的排氣流量大于等于進氣流量；
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結采用的燒結爐的排風頻率為5-50hz；
5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結的溫度為600-700℃，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高鵬，沈戀，李文強，張虎，朱衛泉，
申請(專利權)人：天津國安盟固利新材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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