一种提高钴酸锂的中位径和振实密度的方法 技术领域:本发明属于高能电源的技术领域,尤其设计一种提高钴酸锂(LiCoO2)的中位径和振实密度的方法。
背景技术:LiCoO2作为锂离子电池的正极材料,因其比容量高,性能稳定和制备工艺简单而已被广泛地商业化生产。当LiCoO2的粒度分布的中位径D50<10微米(μm)时,LiCoO2的表面活性较大而使锂离子电池的安全性较差;并且振实密度较小(<2.5克/立方厘米(g/cm3)),难以提高锂离子电池的体积比容量。为了改善这两方面的性能,即D50>10微米和振实密度>2.5g/cm3,人们往往采用提高锂钴比(Li/Co)(>1.00)比例和温度(>900℃)或多次烧结等方法来实现,如参考文献:
1.T.Nakamura,A.Kajiyama,Solid State Ionics 123(1999)95~101
2.N.Imanishi,M.Fujii,A.Hirano,et al.,Solid State Ionics 140(2001)45~53
3.Glenn G Amatucci,Jean-Marie Tarascon,US005693435A Dec.2,1997
但这将造成LiCoO2的比容量和平均电压较低,并且工业化生产的能耗大。
发明内容:本发明的目的在于在保持已有地性能的情况下,如放电比容量>140mAh/g(毫安小时/克),合成出振实密度和中位径大的LiCoO2。
本发明的技术方案为:
1.将锂盐,钴盐和LiCoO2三种物料按比例混合均匀;碳酸锂(Li2CO3)、LiOH(氢氧化锂)或两者的混合物,CoCO3(碳酸钴)、氧化钴(Co3O4)或两者的混合物,LiCoO2三种物料混合均匀;
2.在300~1000℃下合成2~20小时;
3.将合成物料中的团聚物破碎,得到本发明的LiCoO2。
本发明的锂盐为Li2CO3、LiOH或两者的混合物,钴盐为CoCO3、Co3O4或两者的混合物。锂盐和钴盐的Li/Co比例为0.95~1.10。
本发明所用的LiCoO2占整个物料的重量比为大于0%而小于100%,中位径D50<10微米和振实密度<2.5g/cm3。
用上述方法所制备的LiCoO2的中位径D50>10μm,振实密度>2.5g/cm3,放电比容量>140mAh/g,其它性能不亚于其它方法合成的LiCoO2;本发明的优点还在于:以LiCoO2为晶核,钴盐和锂盐在其表面反应所形成的LiCoO2大粒子,克服了一次烧成LiCoO2大粒子所造成的可能粒子内部反应不完全和晶型不完整;并且避免了为提高LiCoO2中位径和振实密度而将LiCoO2多次烧结造成的锂的过度挥发,和对粒子表面的破坏,以及能耗巨大。采用本发明方法制成的LiCoO2可用于锂离子电池。锂离子电池作为高能电源,广泛应用于手提电话,笔记本电脑,摄象机,电动自行车及电动汽车等。
具体实施方式:实例1
Li2CO3和Co3O4的Li/Co比例为1.02;LiCoO2的重量占整个物料的10%,三种物料混合均匀;混合物料在500℃下合成,烧结时间为5小时;降温后将LiCoO2破碎。LiCoO2的中位径D50:10.5μm,振实密度:2.6g/cm3,放电比容量:144mAh/g。实例2
Li2CO3和Co3O4的Li/Co比例为1.03;LiCoO2的重量占整个物料的30%,三种物料混合均匀;混合物料在700℃下合成,烧结时间为8小时;降温后将LiCoO2破碎。LiCoO2的中位径D50:11.2μm,振实密度:2.65g/cm3,放电比容量:143mAh/g。实例3
Li2CO3和Co3O4的Li/Co比例为1.05;LiCoO2的重量占整个物料的50%,三种物料混合均匀;混合物料在800℃下合成,烧结时间为4小时;降温后将LiCoO2破碎。LiCoO2的中位径D50:12.0μm,振实密度:2.7g/cm3,放电比容量:145mAh/g。实例4
Li2CO3和Co3O4与CoCO3(两钴盐的重量比为8∶2)的Li/Co比例为1.O8;LiCoO2的重量占整个物料的60%,三种物料混合均匀;混合物料在900℃下合成,烧结时间为10小时;降温后将LiCoO2破碎。LiCoO2的中位径D50:13.2μm,振实密度:2.75g/cm3,放电比容量:145mAh/g。实例5
Li2CO3和LiOH的重量比为3∶7,和Co3O4的Li/Co比例为1.03;LiCoO2的重量占整个物料的90%,三种物料混合均匀;混合物料在400℃下合成,烧结时间为15小时;降温后将LiCoO2破碎。LiCoO2的中位径D50:11.8μm,振实密度:2.55g/cm3,放电比容量:142mAh/g。