一種鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鈷酸鋰，化學(xué)式為LiCo02，是一種無機(jī)化合物，一般使用作鋰離子電池的正電極材料。一般用于鋰離子二次電池正極材料，液相合成工藝，它采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液為溶劑，鋰鹽、鈷鹽分別溶解在PVA或PEG水溶液中，混合后的溶液經(jīng)過加熱，濃縮形成凝膠，生成的凝膠體再進(jìn)行加熱分解，然后在高溫下煅燒，將燒成的粉體碾磨、過篩即得到鈷酸鋰粉。
[0003]對于常用的鈷酸鋰材料來講，其顆粒越大，則材料的壓實(shí)密度越大，材料的體積填充量就越大，其體積能量密度就越大。為此鈷酸鋰的顆粒由最初的5-10微米提高到10微米以上(用激光粒度法測定其D50的數(shù)值范圍)，目的在于提高活性物質(zhì)的填充量，進(jìn)而提高電池的能量密度。但是在對大顆粒的鈷酸鋰材料的評價過程中發(fā)現(xiàn):當(dāng)顆粒增大以后，正極材料的電化學(xué)活性會降低，表現(xiàn)出其循環(huán)性能和倍率放電性能明顯變差。為了解決該問題，現(xiàn)有技術(shù)采用的利用碳包覆磷酸鐵鋰或利用錳酸鋰對其進(jìn)行外部包覆的方法，解決倍率放電性能受顆粒大小的影響，是從外部對其解決，未能從根本上解決該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對目前倍率放電性能和導(dǎo)電率不高的問題，利用錳酸鋰等物質(zhì)對其進(jìn)行外部包覆，未能從根本上解決該問題，提供了利用銀鏡反應(yīng)制備的金屬銀摻雜進(jìn)鈷鹽與鋰鹽等物質(zhì)混合，在高溫條件下形成的熔融狀態(tài)的混合物，來改變其鈷酸鋰復(fù)合正極材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其倍率放電性能。本發(fā)明制備的鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料倍放電速率提高15?20%，放電比容量達(dá)150?170mAh/g，使用壽命提高到I倍以上。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)將10?15mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硝酸銀置于試管中，搖動試管，并在搖動的同時向其緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 %的氨水，直至硝酸銀完全溶解于氨水中，停止滴加氨水，待滴加完成后，再向其緩慢通入硝酸銀質(zhì)量10?15%的甲醛，并將試管置于水浴中進(jìn)行加熱，溫度為60?70°C，反應(yīng)I?2h后，對其過濾，得過濾物金屬銀，并對其進(jìn)行干燥脫水，得干燥金屬銀，備用；
(2)取30?40g的氫氧化鋰，70?80g的硝酸鈷將其混合至于其混合物總質(zhì)量I倍的去離子水中，對其攪拌，直至其完全溶于去離子水中，再向其加入混合物質(zhì)量30?40%的王水，對其攪拌升溫至40?50°C，反應(yīng)40?45min，所述的王水是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95 %的濃硝酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的濃鹽酸按體積比1:3混合而成；
(3)待反應(yīng)完成后，向其加入上述混合物質(zhì)量30?45%的尿素，對其攪拌，繼續(xù)升溫至70?80°C，反應(yīng)35?45min后，使其靜置自然冷卻至室溫，過濾，將過濾物置于馬弗爐中，對其進(jìn)行高溫煅燒直至過濾物呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，控制溫度為100?120°C;
(4)待上述過濾物煅燒為熔融狀態(tài)時，將步驟(I)制備的干燥金屬銀均勻鋪灑于過濾物表面，所鋪灑的量是過濾物質(zhì)量的0.2?0.5%，并對其以l°C/min的速率加熱升溫至150?200°C，保溫反應(yīng)I?2h后，使其自然冷卻至室溫，并置于粉碎機(jī)中粉碎成粒度為5?ΙΟμπι的粉末；
(5)再將上述制備的粉末置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的高氯酸中浸泡I?2h，并對其進(jìn)行過濾，并用去離子水對其沖洗2?3次后，置于溫度為40?50°C的烘箱中進(jìn)行烘干I?2h，制備得鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料。
[0006]本發(fā)明制備的鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料壓實(shí)密度高達(dá)4.0g/cm3以上，體積能量密度為370Wh/l以上，粒度為5?ΙΟμπι，放電比容量達(dá)150?170mAh/g，使用壽命提高到I倍以上。
[0007]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備的鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料倍放電速率提高15?20%，放電比容量達(dá) 150?170mAh/g;
(2)使用時間延長，使用壽命提高到I倍以上；
(3)制備步驟簡單，所需成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0008]首先將10?15mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硝酸銀置于試管中，搖動試管，并在搖動的同時向其緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 %的氨水，直至硝酸銀完全溶解于氨水中，停止滴加氨水，待滴加完成后，再向其緩慢通入硝酸銀質(zhì)量10?15%的甲醛，并將試管置于水浴中進(jìn)行加熱，溫度為60?70°C，反應(yīng)I?2h后，對其過濾，得過濾物金屬銀，并對其進(jìn)行干燥脫水，得干燥金屬銀，備用;再取30?40g的氫氧化鋰，70?80g的硝酸鈷將其混合至于其混合物總質(zhì)量I倍的去離子水中，對其攪拌，直至其完全溶于去離子水中，再向其加入混合物質(zhì)量30?40%的王水，對其攪拌升溫至40?50°C，反應(yīng)40?45min，所述的王水是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95 %的濃硝酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 %的濃鹽酸按體積比1:3混合而成;待反應(yīng)完成后，向其加入上述混合物質(zhì)量30?45 %的尿素，對其攪拌，繼續(xù)升溫至70?80°C，反應(yīng)35?45min后，使其靜置自然冷卻至室溫，過濾，將過濾物置于馬弗爐中，對其進(jìn)行高溫煅燒直至過濾物呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，控制溫度為100?120°C;待上述過濾物煅燒為熔融狀態(tài)時，將制備的干燥金屬銀均勻鋪灑于過濾物表面，所鋪灑的量是過濾物質(zhì)量的0.2?0.5%，并對其以l°C/min的速率加熱升溫至150?200°C，保溫反應(yīng)I?2h后，使其自然冷卻至室溫，并置于粉碎機(jī)中粉碎成粒度為5?ΙΟμπι的粉末;再將上述制備的粉末置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的高氯酸中浸泡I?2h，并對其進(jìn)行過濾，并用去離子水對其沖洗2?3次后，置于溫度為40?50°C的烘箱中進(jìn)行烘干I?2h，制備得鈷酸鋰摻雜銀復(fù)合正極材料。
[0009]實(shí)例I
首先將15mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硝酸銀置于試管中，搖動試管，并在搖動的同時向其緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的氨水，直至硝酸銀完全溶解于氨水中，停止滴加氨水，待滴加完成后，再向其緩慢通入硝酸銀質(zhì)量15%的甲醛，并將試管置于水浴中進(jìn)行加熱，溫度為70°C，反應(yīng)2h后，對其過濾，得過濾物金屬銀，并對其進(jìn)行干燥脫水，得干燥金屬銀，備用;再取40g的氫氧化鋰，80g的硝酸鈷將其混合至于其混合物總質(zhì)量I倍的去離子水中，對其攪拌，直至其完全溶于去離子水中，再向其加入混合物質(zhì)量40%的王水，對其攪拌升溫至50°C，反應(yīng)45min，所述的王水是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的濃硝酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的濃鹽酸按體積比1:3混合而成;待反應(yīng)完成后，向其加入上述混合物質(zhì)量45 %的尿素，對其攪拌，繼續(xù)升溫至80°C，反應(yīng)