【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池，具體而言，涉及一種鈷酸鋰正極材料、其制備方法和應用。
技術介紹
1、含鋰層狀過渡金屬氧化物正極材料licoo2在1980年被john?b.goodenough等人首次報道。licoo2的層狀結構為li+提供了2d的擴散通道，具有比容量大、電壓高、循環性能好等優點，被廣泛研究和應用。常規licoo2的空間群為r-3m，li+和co3+層層有序交替排布在立方密堆積的o2-所構成的八面體位置中，lio6和coo6八面體相互以共享邊緣而堆積，o層的排布順序為abcabc，屬于o3相。
2、o3相licoo2理論容量高達274mah/g，具有非常高的體積能量密度，但licoo2的實際容量釋放與充電電壓密切相關。要想進一步提高licoo2的容量表現和能量密度就需要不斷提高licoo2的充電電壓。因此，研究人員對高壓licoo2進行了廣泛研究。隨著各種理論研究、包覆與摻雜改性，licoo2的電壓被逐步提高，但充電至4.5v及以上時，licoo2在有機電解液中的容量衰減機理則更為復雜，不僅和材料本身的晶體結構、電子結構有關，也和電解液的種類、界面的性質相關。在4.5v開始發生的o3-h1-3-o1的相變，coo2板層的滑移相變可逆性降低，顆粒經受大于3％的c軸收縮。同時由于co3+/4+:3d能帶與o2-:2p能帶的頂部重疊，導致licoo2在充電到較高電位時，o2-會提供電荷補償而發生氧化反應，o2會從晶格中釋放出來，造成材料的破壞。另外，也有研究者發現，充電到較高電位時，licoo2的界面是不穩定的，會
3、目前亟需開發在高電壓下相較于常規o3相鈷酸鋰具有更高的容量、更好的循環穩定性的鈷酸鋰正極材料。
4、鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種鈷酸鋰正極材料、其制備方法和應用，其在高電壓下具有更高的容量、更好的循環穩定性。
2、本專利技術是這樣實現的：
3、第一方面，本專利技術提供一種鈷酸鋰正極材料，包括主體材料和包覆于主體材料上的含硼化合物包覆層；
4、其中，主體材料的通式為lixnayco1-zmzo2，m選自mg、al、w、ti、la、zr、y、ni和mn中的至少一種，0.9≤x≤1，0≤y≤0.1，0＜z≤0.1，且0.9＜x/(1-z)＜1；
5、鈷酸鋰正極材料的xrd主峰位于18.6±0.1°。
6、在可選的實施方式中，在鈷酸鋰正極材料中，含硼化合物的質量分數為0.1％-1.0％。
7、第二方面，本專利技術提供一種前述實施方式鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括：將鈉源和鈷源混合燒結，得到p2相前驅體；
8、將p2相前驅體和鋰源混合后進行熔鹽離子交換處理，得到t2&o2復合鈷酸鋰材料；
9、將t2&o2復合鈷酸鋰材料在鋰鹽溶液中進行補鋰處理，得到o2相鈷酸鋰；
10、在o2相鈷酸鋰上形成含硼化合物包覆層。
11、在可選的實施方式中，p2相前驅體的制備過程包括：將鈉源、鈷源和m源混合，在700℃-900℃的條件下進行高溫固相燒結8h-30h；m選自mg、al、w、ti、la、zr、y、ni和mn中的至少一種；
12、可選地，控制鈉和鈷的摩爾比為(0.6-1.0)：1；
13、可選地，鈷源選自四氧化三鈷、氫氧化鈷、氧化亞鈷、硝酸鈷、硫酸鈷和羥基氧化鈷中的至少一種；
14、可選地，鈉源選自碳酸鈉、氫氧化鈉和碳酸氫鈉中的至少一種；
15、可選地，在高溫固相燒結過程中，控制升溫速率為1℃/min-10℃/min。
16、在可選的實施方式中，制備t2&o2復合鈷酸鋰材料的過程中，控制熔鹽離子交換處理的條件如下：以1℃/min-10℃/min的升溫速率升溫至180℃-300℃，保溫30min-12h；
17、可選地，鋰源選自硝酸鋰、氯化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰和氫氧化鋰中的至少一種；鋰源中的鋰與p2相前驅體中的鈉的摩爾比為(1-20)：1；
18、可選地，在熔鹽離子交換處理之后，進行水洗、干燥，控制干燥溫度為80℃-150℃，干燥時間≥12h。
19、在可選的實施方式中，在制備o2相鈷酸鋰的過程中，補鋰處理的步驟包括：將水、鋰鹽和t2&o2復合鈷酸鋰材料混合，在50℃-95℃條件下保溫3h-24h，控制補鋰處理之后材料中鋰與鈷的摩爾比大于0.9；
20、可選地，鋰鹽選自硝酸鋰、氯化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰和氫氧化鋰中的至少一種；
21、可選地，水、鋰鹽和t2&o2復合鈷酸鋰材料的質量比為100：(10-30)：(2-20)；
22、可選地，在補鋰處理之后，進行水洗、干燥，控制干燥溫度為80℃-150℃，干燥時間≥12h。
23、在可選的實施方式中，形成含硼化合物包覆層的過程包括：將o2相鈷酸鋰與含硼的包覆材料混合，在150℃-230℃的條件下進行低溫固相燒結1h-12h；
24、可選地，含硼的包覆材料選自氧化硼、硼酸、偏硼酸鋰和雙乙二酸硼酸鋰中的至少一種；
25、可選地，含硼的包覆材料與o2相鈷酸鋰的質量比為(0.2-2.0)：100；
26、可選地，在低溫固相燒結過程中，控制升溫速率為1℃/min-10℃/min。
27、第三方面，本專利技術提供一種正極極片，包括前述實施方式中任一項鈷酸鋰正極材料或前述實施方式中任一項制備方法制備得到的鈷酸鋰正極材料。
28、第四方面，本專利技術提供一種鋰電池，包括前述實施方式的正極極片。
29、第五方面，本專利技術提供一種用電裝置，包括前述實施方式的鋰電池。
30、本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供的鈷酸鋰正極材料在o2相鈷酸鋰主體材料上包覆有含硼化合物的包覆層，提供的表面優化后的o2相鈷酸鋰正極材料具有比常規o3相鈷酸鋰更高的首效、容量和循環穩定性。
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1.一種鈷酸鋰正極材料，其特征在于，包括主體材料和包覆于所述主體材料上的含硼化合物包覆層；
2.根據權利要求1所述鈷酸鋰正極材料，其特征在于，在所述鈷酸鋰正極材料中，含硼化合物的質量分數為0.1％-1.0％。
3.一種權利要求1或2所述鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括：將鈉源和鈷源混合燒結，得到P2相前驅體；
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述P2相前驅體的制備過程包括：將鈉源、鈷源和M源混合，在700℃-900℃的條件下進行高溫固相燒結8h-30h；M選自Mg、Al、W、Ti、La、Zr、Y、Ni和Mn中的至少一種；
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，制備所述T2&O2復合鈷酸鋰材料的過程中，控制熔鹽離子交換處理的條件如下：以1℃/min-10℃/min的升溫速率升溫至180℃-300℃，保溫30min-12h；
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在制備所述O2相鈷酸鋰的過程中，補鋰處理的步驟包括：將水、鋰鹽和所述T2&O2復合鈷酸鋰材料混合，在50℃-
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，形成含硼化合物包覆層的過程包括：將所述O2相鈷酸鋰與含硼的包覆材料混合，在150℃-230℃的條件下進行低溫固相燒結1h-12h；
8.一種正極極片，其特征在于，包括權利要求1-2中任一項所述鈷酸鋰正極材料或權利要求3-7中任一項所述制備方法制備得到的鈷酸鋰正極材料。
9.一種鋰電池，其特征在于，包括權利要求8所述的正極極片。
10.一種用電裝置，其特征在于，包括權利要求9所述的鋰電池。
...【技術特征摘要】
1.一種鈷酸鋰正極材料，其特征在于，包括主體材料和包覆于所述主體材料上的含硼化合物包覆層；
2.根據權利要求1所述鈷酸鋰正極材料，其特征在于，在所述鈷酸鋰正極材料中，含硼化合物的質量分數為0.1％-1.0％。
3.一種權利要求1或2所述鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括：將鈉源和鈷源混合燒結，得到p2相前驅體；
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述p2相前驅體的制備過程包括：將鈉源、鈷源和m源混合，在700℃-900℃的條件下進行高溫固相燒結8h-30h；m選自mg、al、w、ti、la、zr、y、ni和mn中的至少一種；
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，制備所述t2&o2復合鈷酸鋰材料的過程中，控制熔鹽離子交換處理的條件如下：以1℃/min-10℃/min的升溫速率升溫至180...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚智豪，俞樹鋒，沈曉莉，羅靜，劉杉杉，申振廣，宋豐，
申請(專利權)人：浙江華友鈷業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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