一种钴酸锂掺杂银复合正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钴酸锂掺杂银复合正极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域。
【背景技术】
[0002]钴酸锂，化学式为LiCo02，是一种无机化合物，一般使用作锂离子电池的正电极材料。一般用于锂离子二次电池正极材料，液相合成工艺，它采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在PVA或PEG水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。
[0003]对于常用的钴酸锂材料来讲，其颗粒越大，则材料的压实密度越大，材料的体积填充量就越大，其体积能量密度就越大。为此钴酸锂的颗粒由最初的5-10微米提高到10微米以上(用激光粒度法测定其D50的数值范围)，目的在于提高活性物质的填充量，进而提高电池的能量密度。但是在对大颗粒的钴酸锂材料的评价过程中发现:当颗粒增大以后，正极材料的电化学活性会降低，表现出其循环性能和倍率放电性能明显变差。为了解决该问题，现有技术采用的利用碳包覆磷酸铁锂或利用锰酸锂对其进行外部包覆的方法，解决倍率放电性能受颗粒大小的影响，是从外部对其解决，未能从根本上解决该问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前倍率放电性能和导电率不高的问题，利用锰酸锂等物质对其进行外部包覆，未能从根本上解决该问题，提供了利用银镜反应制备的金属银掺杂进钴盐与锂盐等物质混合，在高温条件下形成的熔融状态的混合物，来改变其钴酸锂复合正极材料的内部结构，提高其倍率放电性能。本发明制备的钴酸锂掺杂银复合正极材料倍放电速率提高15?20%，放电比容量达150?170mAh/g，使用寿命提高到I倍以上。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)将10?15mL的质量分数为2%的硝酸银置于试管中，摇动试管，并在摇动的同时向其缓慢滴加质量分数为3 %的氨水，直至硝酸银完全溶解于氨水中，停止滴加氨水，待滴加完成后，再向其缓慢通入硝酸银质量10?15%的甲醛，并将试管置于水浴中进行加热，温度为60?70°C，反应I?2h后，对其过滤，得过滤物金属银，并对其进行干燥脱水，得干燥金属银，备用；
(2)取30?40g的氢氧化锂，70?80g的硝酸钴将其混合至于其混合物总质量I倍的去离子水中，对其搅拌，直至其完全溶于去离子水中，再向其加入混合物质量30?40%的王水，对其搅拌升温至40?50°C，反应40?45min，所述的王水是由质量分数为95 %的浓硝酸和质量分数为80%的浓盐酸按体积比1:3混合而成；
(3)待反应完成后，向其加入上述混合物质量30?45%的尿素，对其搅拌，继续升温至70?80°C，反应35?45min后，使其静置自然冷却至室温，过滤，将过滤物置于马弗炉中，对其进行高温煅烧直至过滤物呈现熔融状态，控制温度为100?120°C;
(4)待上述过滤物煅烧为熔融状态时，将步骤(I)制备的干燥金属银均匀铺洒于过滤物表面，所铺洒的量是过滤物质量的0.2?0.5%，并对其以l°C/min的速率加热升温至150?200°C，保温反应I?2h后，使其自然冷却至室温，并置于粉碎机中粉碎成粒度为5?ΙΟμπι的粉末；
(5)再将上述制备的粉末置于质量分数为50%的高氯酸中浸泡I?2h，并对其进行过滤，并用去离子水对其冲洗2?3次后，置于温度为40?50°C的烘箱中进行烘干I?2h，制备得钴酸锂掺杂银复合正极材料。
[0006]本发明制备的钴酸锂掺杂银复合正极材料压实密度高达4.0g/cm3以上，体积能量密度为370Wh/l以上，粒度为5?ΙΟμπι，放电比容量达150?170mAh/g，使用寿命提高到I倍以上。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备的钴酸锂掺杂银复合正极材料倍放电速率提高15?20%，放电比容量达 150?170mAh/g;
(2)使用时间延长，使用寿命提高到I倍以上；
(3)制备步骤简单，所需成本低。
【具体实施方式】
[0008]首先将10?15mL的质量分数为2%的硝酸银置于试管中，摇动试管，并在摇动的同时向其缓慢滴加质量分数为3 %的氨水，直至硝酸银完全溶解于氨水中，停止滴加氨水，待滴加完成后，再向其缓慢通入硝酸银质量10?15%的甲醛，并将试管置于水浴中进行加热，温度为60?70°C，反应I?2h后，对其过滤，得过滤物金属银，并对其进行干燥脱水，得干燥金属银，备用;再取30?40g的氢氧化锂，70?80g的硝酸钴将其混合至于其混合物总质量I倍的去离子水中，对其搅拌，直至其完全溶于去离子水中，再向其加入混合物质量30?40%的王水，对其搅拌升温至40?50°C，反应40?45min，所述的王水是由质量分数为95 %的浓硝酸和质量分数为80 %的浓盐酸按体积比1:3混合而成;待反应完成后，向其加入上述混合物质量30?45 %的尿素，对其搅拌，继续升温至70?80°C，反应35?45min后，使其静置自然冷却至室温，过滤，将过滤物置于马弗炉中，对其进行高温煅烧直至过滤物呈现熔融状态，控制温度为100?120°C;待上述过滤物煅烧为熔融状态时，将制备的干燥金属银均匀铺洒于过滤物表面，所铺洒的量是过滤物质量的0.2?0.5%，并对其以l°C/min的速率加热升温至150?200°C，保温反应I?2h后，使其自然冷却至室温，并置于粉碎机中粉碎成粒度为5?ΙΟμπι的粉末;再将上述制备的粉末置于质量分数为50%的高氯酸中浸泡I?2h，并对其进行过滤，并用去离子水对其冲洗2?3次后，置于温度为40?50°C的烘箱中进行烘干I?2h，制备得钴酸锂掺杂银复合正极材料。
[0009]实例I
首先将15mL的质量分数为2%的硝酸银置于试管中，摇动试管，并在摇动的同时向其缓慢滴加质量分数为3%的氨水，直至硝酸银完全溶解于氨水中，停止滴加氨水，待滴加完成后，再向其缓慢通入硝酸银质量15%的甲醛，并将试管置于水浴中进行加热，温度为70°C，反应2h后，对其过滤，得过滤物金属银，并对其进行干燥脱水，得干燥金属银，备用;再取40g的氢氧化锂，80g的硝酸钴将其混合至于其混合物总质量I倍的去离子水中，对其搅拌，直至其完全溶于去离子水中，再向其加入混合物质量40%的王水，对其搅拌升温至50°C，反应45min，所述的王水是由质量分数为95%的浓硝酸和质量分数为80%的浓盐酸按体积比1:3混合而成;待反应完成后，向其加入上述混合物质量45 %的尿素，对其搅拌，继续升温至80°C，反应