一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]鋰離子電池是指以嵌鋰化合物作為正負(fù)極材料的電池。嵌鋰化合物多為層狀或框架結(jié)構(gòu)，充放電過程中鋰離子可在其層間可逆的嵌入與脫出而不改變其結(jié)構(gòu)。與其他種類電池相比，鋰離子電池具有開路電壓高、循環(huán)壽命長、能量密度高、自放電低、無記憶效應(yīng)、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。鋰離子電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP4、相機(jī)、筆記本電腦等便攜式數(shù)碼產(chǎn)品O
[0003]隨著社會(huì)發(fā)展，鋰離子電池的應(yīng)用得到了進(jìn)一步擴(kuò)展。例如利用鋰離子電池是目前儲(chǔ)能密度最高的蓄電池這一條件，可以將鋰離子電池與太陽能或風(fēng)能轉(zhuǎn)化成的電能儲(chǔ)存起來，在供電不足的情況下以電能的形式釋放出來滿足人們的需求。
[0004]理想的正極材料應(yīng)具有以下品質(zhì):電位高、比容量高、密度大(包括振實(shí)密度，壓實(shí)密度)、安全性好、低溫性能好、倍率性能佳和長壽命等。目前應(yīng)用最為廣泛的為LiCoO2離子電池正極材料，但是其比容量較低，且對(duì)環(huán)境有一定的污染；LiMn04具有價(jià)格低廉和安全性好等優(yōu)點(diǎn)，但是Mn2+存在會(huì)Jahn-Teller畸變效應(yīng)，循環(huán)性能差。鈷鋁氧化物作為鋰離子電池材料的前驅(qū)體，其具有特殊的片層-孔道結(jié)構(gòu)，具有比容量大、循環(huán)壽命長、充放電速度快，使用溫度范圍寬、貯存壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但是其導(dǎo)電性比較差，會(huì)導(dǎo)致氧化還原過程中電子轉(zhuǎn)移的不通暢，從而影響其電化學(xué)性能，而且其在充放電循環(huán)過程中穩(wěn)定性差，需要對(duì)其進(jìn)行表面包覆。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是提供一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法，該方法制備的產(chǎn)品在用作鋰離子電池正極材料時(shí)具有較好的倍率性能和循環(huán)性能，安全性高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將鈷鹽、鋁鹽溶解于水，加入緩控劑得到混合溶液A，與沉淀劑分別以0.5-5升/小時(shí)、0.01-3升/小時(shí)的速度同時(shí)加入容器中進(jìn)行共沉淀，沉淀物經(jīng)過純化、熱定性、亞高溫處理制得鈷鋁氧化物；
[0009](2)將步驟(I)得到的鈷鋁氧化物與葡萄糖溶液混合，在180°C下，反應(yīng)4_8h，自然冷卻后過濾，再用去離子水、無水乙醇洗滌，干燥，得到碳包覆鈷鋁氧化物；
[0010](3)將步驟(3)得到的碳包覆鈷鋁氧化物和高錳酸鉀溶液、十二烷基硫酸鈉混合攪拌均勻，在10-20°C下反應(yīng)2-10h，然后過濾，干燥，得到碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物。
[0011]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟⑴中，所述鈷鹽為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷中的一種或者多種混合，所述鋁鹽為氯化鋁、硝酸鋁中的一種或者二種混合。
[0012]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(I)中，所述緩控劑為檸檬酸、草酸中的一種或兩種混合。
[0013]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(I)中，所述沉淀劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉中的一種或兩種混合。
[0014]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(I)中，所述熱定性的條件為50_130°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，熱定性1_5小時(shí)。
[0015]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(I)中，所述高溫重構(gòu)的條件為500-800°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，高溫重構(gòu)10-25小時(shí)。
[0016]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述葡萄糖溶液的濃度為ImoL/L，其與鈷鋁氧化物的質(zhì)量比為50-100:1。
[0017]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述碳包覆鈷鋁氧化物、高錳酸鉀溶液、十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為3:20-50:1。
[0018]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述高錳酸鉀的濃度為0.01-0.1moL/Lo
[0019]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述反應(yīng)的溫度為13°C，所述反應(yīng)的時(shí)間為6ho
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)高錳酸鉀溶液的濃度以及反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)添加分散劑，使得表面包覆的氧化錳分散性好，為納米級(jí)，具有較大的比表面積，從而大大提高了鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能，同時(shí)在鈷鋁氧化物表面包覆碳，提高了正極材料的離子擴(kuò)散性能，使其導(dǎo)電率大大提高，電化學(xué)性能好；
[0022]制備過程中無氨氮物質(zhì)的排放，且反應(yīng)條件溫和，易于控制，對(duì)設(shè)備要求不高，原料簡單，無毒，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
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[0023]為更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)將鈷鹽、鋁鹽溶解于水，加入緩控劑得到混合溶液A，與沉淀劑分別以0.5升/小時(shí)、0.01升/小時(shí)的速度同時(shí)加入容器中進(jìn)行共沉淀，沉淀物經(jīng)過純化，在50°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，熱定性I小時(shí)，然后在500°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，高溫重構(gòu)10小時(shí)，制得鈷銷氧化物；
[0027](2)將步驟(I)得到的鈷鋁氧化物與濃度為lmol/L的葡萄糖溶液混合，在180°C下，反應(yīng)4h，自然冷卻后過濾，再用去離子水、無水乙醇洗滌，干燥，得到碳包覆鈷鋁氧化物；
[0028](3)將步驟(3)得到的碳包覆鈷鋁氧化物和濃度為0.01mol/L的高錳酸鉀溶液、十二烷基硫酸鈉混合攪拌均勻，在10°C下反應(yīng)2h，然后過濾，干燥，得到碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物。
[0029]實(shí)施例2
[0030]一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0031](I)將鈷鹽、鋁鹽溶解于水，加入緩控劑得到混合溶液A，與沉淀劑分別以5升/小時(shí)、3升/小時(shí)的速度同時(shí)加入容器中進(jìn)行共沉淀，沉淀物經(jīng)過純化，在130°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，熱定性5小時(shí)，然后在800°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含量14-20%的空氣氣氛條件下，高溫重構(gòu)25小時(shí)，制得鈷銷氧化物；
[0032](2)將步驟⑴得到的鈷鋁氧化物與濃度為lmol/L的葡萄糖溶液混合，在180°C下，反應(yīng)8h，自然冷卻后過濾，再用去離子水、無水乙醇洗滌，干燥，得到碳包覆鈷鋁氧化物；
[0033](3)將步驟(3)得到的碳包覆鈷鋁氧化物和濃度為0.lmol/L的高錳酸鉀溶液、十二烷基硫酸鈉混合攪拌均勻，在20°C下反應(yīng)10h，然后過濾，干燥，得到碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物。
[0034]實(shí)施例3
[0035]一種碳/氧化錳包覆鈷鋁氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0036](I)將鈷鹽、鋁鹽溶解于水，加入緩控劑得到混合溶液A，與沉淀劑分別以1.2升/小時(shí)、0.06升/小時(shí)的速度同時(shí)加入容器中進(jìn)行共沉淀，沉淀物經(jīng)過純化，在75°C，壓力0-0.1Mpa，氧氣體積百分含