(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111528089.5 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 合肥融捷能源材 料有限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区响洪甸 路1750号 (72)发明人 赵亚楠　朱二涛　李刚　陆胡彪　 徐涛　胡刚刚　吴胜坤　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 代理人 张梦媚 (51)Int.Cl. H01M 4/525(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 4/36(2006.01) H01M 10/0525(2010.01)C01G 51/00(2006.01) C01B 33/12(2006.01) (54)发明名称 改性钴酸锂及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种改性钴酸锂及其制备方 法和应用， 该改性钴酸锂包括钴酸锂基体材料， 以及形成于所述基体材料外表 面的包覆层， 所述 包覆层由结构式为NQ ‑SiO2的偶联剂改性氧化物 组成， 其中， NQ为氨 基硅烷偶联剂。 该改性钴酸锂 中包覆层由氨基硅烷偶联剂改性后的SiO2形成， 在钴酸锂材料表面形成一层非极性分子膜， 从而 提升了包覆层的稳定性、 疏水性， 使其更加均匀 的分散在材料表面， 能够更好的隔绝电解液对基 体材料的侵蚀和改善钴酸锂的结构稳定性， 从而 提高采用该改性钴酸锂的锂离子电池的安全性 能和循环性能。 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 CN 114267834 A 2022.04.01 CN 114267834 A 1.一种改性钴酸锂， 其特 征在于， 包括： 基体材料， 其为钴酸锂； 以及形成于 所述基体 材料外表面的包覆层， 所述包覆层由结构式为NQ ‑SiO2的偶联剂改 性氧化物组成， 其中， N Q为氨基硅烷偶联剂。 2.如权利要求1所述的改性钴酸锂， 其特 征在于， 所述基 体材料的粒径在1 ‑30 μm之间。 3.如权利要求1所述的改性钴酸锂， 其特 征在于， 所述包覆层的厚度在20 ‑40nm之间。 4.如权利要求1所述的改性钴酸锂， 其特征在于， 所述氨基硅烷偶联剂选自二乙烯三氨 基丙基三甲氧基硅烷或N ‑(3‑(三甲氧基硅基乙基)乙二胺。 5.一种改性钴酸锂的制备 方法， 其特 征在于， 包括下列步骤： 采用溶胶凝胶法将氨基硅烷偶联剂、 硅源前驱体和碱性催化剂溶于醇类溶剂中， 形成 溶胶状包覆前驱液； 将钴酸锂粉末加入所述溶胶状包覆前驱液中加热搅拌， 至溶剂挥发完全后， 干燥， 获得 前驱体粉末； 将所述前驱体粉末微波烧结、 粉碎、 多层筛分， 获得改性钴酸锂， 即表面均匀包覆NQ ‑ SiO2的钴酸锂， 其中， N Q为氨基硅烷偶联剂。 6.如权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述溶胶状包覆前驱液中， 各组分的体 积比为硅源前驱体15 ‑20ml： 氨基硅烷偶联剂0.5 ‑3ml： 碱性催化剂1 ‑2ml： 醇类溶剂150 ‑ 200ml的比例进行配制。 7.如权利 要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述微波烧结的温度在400 ‑500℃之间， 时间1‑10h。 8.如权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述粉碎采用气流粉碎， 所述气流粉碎 的分级频率2 ‑20Hz， 给料频率为5‑30Hz。 9.如权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述多层筛分采用3层振动筛分， 其中第 一层筛的目数为10 0目， 第二层筛的目数为20 0目， 第三层筛的目数为325目。 10.如权利要求1 ‑4任一项所述的改性钴酸锂在制备锂离 子电池中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114267834 A 2改性钴酸锂及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于二次电池技术领域， 具体涉及一种改性钴酸锂及其制 备方法， 还涉及 该改性钴酸锂作为 正极材料在锂离 子电池中的应用。 背景技术 [0002]锂离子电池(Lithium ‑ion battery)作为一种可重复充电电池， 其主要依靠锂离 子在正极和负极之间移动来工作。 目前用作锂离子电池的正极材料主要常见 的有： 钴酸锂 (LiCoO2)、 锰酸锂(LiMn2O4)、 镍酸锂(LiNiO2)、 磷酸铁锂(LiFePO4)以及镍钴锰三元材料 (NCM)等。 [0003]其中， 由于钴酸锂LiCoO2具有优异的能量密度、 循环性能以及高低温性能， 并且钴 酸锂LiCoO2具有较高的工作电压和高的能量密度在锂离子电池中被广泛应用。 但是LiCoO2 在深度充放电情况下， 其结构稳定性和安全性能存在明显缺陷。 目前针对上述问题， 主要 是 采用掺杂和表面包覆的方法来克服上述问题， 其中掺杂主要是为了提高材料的电化学性 能， 而表面包覆不但可以提升材 料的电化学性能， 还能改善材 料的安全性能。 [0004]但目前国内外用于工业化生产正极活性材料表面包覆的材料主要为金属氧化物 粉末， 通过包覆材料和正极活性物质混合烧结， 达到表面包覆的目的方法， 该方法都存在着 水分残留量高或导热性太好的问题， 从而不能有效的解决电池的热失控问题。 因此， 有必 要 提供一种使用具有不良的导热性及较低的水分残留量的包覆材料对钴酸锂进行包覆改性 的方法， 以得到具有较高的结构稳定性和较好安全性能的改性钴酸锂。 值得注 意的是， 包覆 材料的导电性一般较差， 难以同时具备高的电子和离子导电率， 因此通常要求包覆材料 的 厚度控制在纳米级， 并且包覆材料占材料总质量的质量百分比尽可能的低。 这不仅增加了 均匀包覆的技术难度， 而且很容易使钴酸锂颗粒表面出现局部裸露和包覆层过厚的问题， 既不利于保护钴酸锂颗粒的表 面， 又增加了钴酸锂电池的界面阻抗。 而且， 包覆材料通常不 具备电化学活性， 因此在电池充放电过程中不能提供容 量， 包覆材 料的厚度尽量薄。 [0005]公开号为CN111697223A的中国专利申请中公开了一种表面改性的锂离子电池正 极材料， 在基体材料的表面包覆材料， 其中， 包覆材料为疏水类有机硅材料， 所述疏水类有 机硅材料为硅烷偶联剂KH560， 通过包覆在完成充放电的同时可以避免正极材料吸水和吸 二氧化碳， 提高了正极材料的加工性能， 同时降低了正极材料的pH和表面残碱。 但该方案中 包覆层的稳定性、 均匀性和分散性 不佳， 不利于电池材 料性能的发挥。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本 发明有必要提供一种改性钴酸锂， 以钴酸锂作为基体材料， 在其表面 形成包覆层， 由于包覆层由氨基硅烷偶联剂改性后的SiO2形成， 在钴酸锂材料表面形成一 层非极性分子膜， 从而提升了包覆层的稳定性、 疏水性， 使其更加均匀的分散在材料表面， 能够更好的隔绝电解液对基体材料的侵 蚀和改善钴酸锂的结构稳定性， 从而提高采用该改 性钴酸锂的锂离 子电池的安全性能和循环性能。说　明　书 1/8 页 3 CN 114267834 A 3