镍锰包覆的四氧化三钴材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电池正极材料，具体而言，涉及一种镍锰包覆的四氧化三钴材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钴酸锂(lco)在高电压下不稳定，容易产生大量的具有较强的氧化性的co4+，与电解液发生副反应，造成co的溶出和析氧，极大地影响了lco在高电压条件下的循环性能和安全性能。研究发现，可以通过在lco表面包覆镍锰酸锂的改性方法来提高lco在高电压下的稳定性。

2、传统的包覆工艺通常采用固相法对lco进行包覆，但是固相法包覆存在混料时间长、效率低，且四氧化三钴与金属氧化物难以在产线上实现均匀混合，容易导致产生不纯相、包覆厚度及含量不均匀的问题。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种镍锰包覆的四氧化三钴材料及其制备方法和应用，以改善上述技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种镍锰包覆的四氧化三钴材料，其包括铝掺杂的四氧化三钴内核，四氧化三钴内核表面依次包覆有氧化铝界面层和镍锰氧化物包覆层。

4、第二方面，本发明还提供了一种镍锰包覆的四氧化三钴材料的制备方法，其包括：

5、采用液相沉淀法合成预设目标粒径的铝掺杂碳酸钴，并在所述铝掺杂碳酸钴表面形成一层非晶态氧化铝；

6、在所述非晶态氧化铝表面原位反应生成碳酸镍和碳酸锰的混合包覆层，然后进行陈化，以使所述混合包覆层向晶态转化，固化包覆层；

7、将固化包覆层后得到的四氧化三钴材料前驱体煅烧，以获得镍锰包覆的所述四氧化三钴材料。

8、第三方面，本发明还提供了上述四氧化三钴材料或上述制备方法制备得到的四氧化三钴材料在制备钴酸锂材料中的应用。

9、第四方面，本发明还提供了一种钴酸锂材料，其由上述四氧化三钴材料或上述制备方法制备得到的四氧化三钴材料的表面生成镍锰酸锂包覆层后得到。

10、第五方面，本发明还提供了上述钴酸锂材料在制备锂离子电池中的应用。

11、本发明具有以下有益效果：采用表面修饰和液相沉淀联用的湿法包覆技术，形成铝掺杂的碳酸钴，并在表面形成非晶态氧化铝，并进一步均匀包覆形成镍锰的碳酸盐，然后通过煅烧形成均匀包覆的四氧化三钴材料。该制备方法操作简单，效率较高，且制备得到的该四氧化三钴材料性能稳定，四氧化三钴和镍锰氧化物结合性能较佳，包覆厚度可控，含量均匀，进而便于在后续钴酸锂制备过程中，在其表面生成镍锰酸锂包覆层，从而避免高电压下钴酸锂表面发生副反应，提高钴酸锂在高电压下的循环性能和安全性能。

技术特征：

1.一种镍锰包覆的四氧化三钴材料，其特征在于，其包括铝掺杂的四氧化三钴内核，所述四氧化三钴内核表面依次包覆有氧化铝界面层和镍锰氧化物包覆层。

2.根据权利要求1所述的镍锰包覆的四氧化三钴材料，其特征在于，所述氧化铝界面层为非晶态氧化铝界面层煅烧后形成的晶态氧化铝界面层。

3.根据权利要求1或2所述的镍锰包覆的四氧化三钴材料，其特征在于，所述镍锰氧化物包覆层的厚度为0.1～1.0μm，所述四氧化三钴材料的粒径为15～18μm。

4.一种镍锰包覆的四氧化三钴材料的制备方法，其特征在于，其包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用液相沉淀法合成所述铝掺杂碳酸钴包括：以含有铝盐和钴盐的溶液以及碳酸氢铵溶液为原料，将所述含有铝盐和钴盐的溶液和所述碳酸氢铵溶液并流投料的方式通入反应容器中进行反应；

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述非晶态氧化铝表面原位反应生成碳酸镍和碳酸锰的混合包覆层包括：

7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，煅烧温度为700～780℃，煅烧时间为3～4h；

8.如权利要求1～3任一项所述的四氧化三钴材料或如权利要求4～7任一项所述的制备方法制备得到的四氧化三钴材料在制备钴酸锂材料中的应用。

9.一种钴酸锂材料，其特征在于，其由权利要求1～3任一项所述的四氧化三钴材料或如权利要求4～7任一项所述的制备方法制备得到的四氧化三钴材料的表面生成镍锰酸锂包覆层后得到。

10.如权利要求9所述的钴酸锂材料在制备锂离子电池中的应用。

技术总结本发明公开了一种镍锰包覆的四氧化三钴材料及其制备方法和应用。该四氧化三钴材料的制备方法包括：采用液相沉淀法合成预设目标粒径的铝掺杂碳酸钴，并在铝掺杂碳酸钴表面形成一层非晶态氧化铝；在非晶态氧化铝表面原位反应生成碳酸镍和碳酸锰的混合包覆层，然后进行陈化，再进行煅烧。该制备方法操作简单，效率较高，且制备得到的该四氧化三钴材料性能稳定，四氧化三钴和镍锰氧化物结合性能较佳，包覆厚度可控，含量均匀，进而便于在后续钴酸锂制备过程中，在其表面生成镍锰酸锂包覆层，从而避免高电压下钴酸锂表面发生副反应，提高钴酸锂在高电压下的循环性能和安全性能。技术研发人员：郑德洲,周恩娄,张克军,宫仑仑,刘冠宇,田礼平受保护的技术使用者：衢州华友钴新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13