本申請涉及鈷酸鋰電池領域，尤其涉及一種化合物及其用途、鈷酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術：

1、鋰離子電池(lib)作為目前最有前途的新一代儲能技術之一，其具有大比容量、高電壓、高功率、高效率并且對環(huán)境污染小的優(yōu)勢。鋰離子電池主要由正極、負極、電解質和隔膜等關鍵成分組成，鋰離子電池的電化學性能在很大程度上取決于電極的活性材料，其中，正極材料在決定鋰離子電池性能(例如容量、熱穩(wěn)定性和電勢)方面起著重要作用，是系統(tǒng)+中主要的鋰離子(li)供體，決定鋰離子電池的容量，并影響電池的成本。目前常見的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰licoo2、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等，其中，仍以鈷酸鋰licoo2的應用最廣泛技術最成熟。

2、現(xiàn)有技術1：中國專利申請202310521568.7中公開了一種復合富鋰材料及其制備方法、正極和二次電池，所述制備方法為：提供配體、富鋰材料和有機溶劑；將所述配體、所述富鋰材料和所述有機溶劑進行混合處理，制得鋰混合液；除去所述鋰混合液中的所述有機溶劑，制得復合富鋰材料；其中，所述配體包括有機螯合劑。

3、該方案以復合富鋰材料作為補鋰添加劑，富鋰材料中的鋰離子有效地補充鋰離子電池sei膜形成過程消耗的鋰離子，同時，配體中的有機螯合劑有效地螯合在鋰離子電池的循環(huán)過程中正極材料所釋放的過渡金屬，避免了過渡金屬對sei膜的破壞，降低sei膜修復消耗的鋰離子，提高了鋰離子電池的首充容量，并降低了循環(huán)過程中的容量衰減，提高了鋰離子電池的壽命。

4、現(xiàn)有技術2：中國專利申請201811384770.5中公開了一種鋰電池電極片及其制備方法，其制備方法為：將活性材料、導電劑、粘結劑、螯合劑按比例分散在溶劑中，制備成電池漿料，將漿料涂覆于集流體上，經(jīng)熱處理和輥壓處理得到極片。

5、該方案中漿料中的螯合劑具有羧基、氨基等官能團，可以與粘結劑和活性物質表面的羧基或者羥基官能團產(chǎn)生相互作用，同時螯合劑也可以與箔材金屬表面(殘余金屬離子)有較強的絡合作用，起到了粘合劑的作用，因此，可以在降低極片高分子粘結劑的用量的同時大大提高電極漿料與集流體箔材之間的粘結力，從而在提升電池的循環(huán)壽命和倍率性能的同時提升電池的能量密度。

6、本方案需要解決的問題：如何提出一種化合物對鈷酸鋰正極材料進行包覆，提升鈷酸鋰正極材料的電化學性能。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提出一種化合物及其制備方法、鈷酸鋰正極材料及其制備方法、鈷酸鋰電池，在已進行過一次包覆的鈷酸鋰正極材料表面用化合物進行二次包覆，進一步提升鈷酸鋰正極材料的電化學性能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請公開了一種化合物，所述化合物的結構通式如式i所示：

3、式i；

4、其中r1為c1-4烷基；

5、r2為鹵素。

6、優(yōu)選地，所述r1為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、異丙基中的至少一種；

7、所述鹵素為氟氯溴碘中的至少一種；

8、進一步優(yōu)選地，所述r1為異丙基，所述鹵素為溴。

9、此外，還公開了上述化合物用作鈷酸鋰正極材料的包覆劑的用途。

10、此外，還公開了一種用于制備上述化合物的制備方法，包含以下步驟：將含有c1-4烷基、鹵素的化合物a和乙二醛進行縮合反應制得化合物b，再將化合物b和聚甲醛、氯化氫進行縮合反應制得化合物。

11、優(yōu)選地，具體包括：

12、步驟a：在反應釜中加入化合物a、催化劑、濃度為40%的乙二醛水溶液、去離子水，并在300rpm/min轉速下緩慢加入ph調(diào)節(jié)劑，攪拌1～3h，再加入170～210ml去離子水，過濾、醇洗、干燥，得到化合物b；

13、步驟b：配制氯化氫濃度為4mol/l的氯化氫二惡烷溶液，與多聚甲醛共同加入反應釜，300r/min攪拌25～45min，加入化合物b與四氫呋喃，再攪拌1.8～2.2h，減壓過濾，得到固體粉末；

14、步驟c：將固體粉末溶于二氯甲烷中，再加入乙醚進行沉淀、過濾，得到化合物。

15、其中化合物a、化合物b的結構通式如式ii、式iii所示：

16、式ii；

17、式iii。

18、優(yōu)選地，所述步驟a中化合物a、催化劑、乙二醛、ph調(diào)節(jié)劑和水的摩爾比為1：100～112：0.9～1.2：0.05～0.07：40～50；

19、所述步驟b中多聚甲醛、氯化氫、化合物b與四氫呋喃的摩爾比是1：1.15～1.20：0.39～0.46：9～11；

20、所述步驟c中二氯甲烷與固體粉末的質量比為6.61～13.2:1，乙醚與固體粉末質量比為18.4～22.1:1。

21、進一步優(yōu)選地，所述催化劑為正丙醇，所述ph調(diào)節(jié)劑為甲酸。

22、此外，還公開了一種鈷酸鋰正極材料，包括鈷酸鋰核層和包覆在鈷酸鋰核層表面的上述化合物。

23、此外，還公開了一種用于制備上述鈷酸鋰正極材料的制備方法，將化合物包覆至鈷酸鋰核層的表面。

24、優(yōu)選地，包括以下步驟：

25、步驟1：鋰源、鈷源混合燒結，制備一燒物料；

26、步驟2：將化合物和一燒物料混合后升溫保溫，得到鈷酸鋰正極材料。

27、進一步優(yōu)選地，具體包括以下步驟：

28、步驟1：將鈷源、鋰源、含元素d的金屬氧化物進行混合，得到混合物料；

29、步驟2：將混合物料置于空氣氣氛中，一次燒結、顎破、對輥、粉碎、過篩和除磁操作，得到一次燒結料；

30、步驟3：將一次燒結料與包覆物e、含元素d的金屬氧化物混合，置于空氣氣氛中進行二次燒結、粉碎、過篩、除磁，得到二次燒結料；

31、步驟4：將二次燒結料與化合物混合后，升溫保溫后，得到鈷酸鋰正極材料。

32、優(yōu)選地，所述元素d選自mg、al、ti中的至少一種：

33、所述包覆物e選自co（oh）2、coooh中的至少一種；

34、所述步驟3中包覆物e的添加量為一次燒結料質量的1～2%，含元素d的金屬氧化物的添加量為一次燒結料質量的0.1～0.3%；

35、所述步驟4的化合物的添加量為二次燒結體質量的0.06%～0.16%。

36、此外，還公開了一種鈷酸鋰電池，含有上述鈷酸鋰正極材料。

37、本申請的有益效果是：

38、本申請?zhí)峁┝艘环N化合物及其用途、鈷酸鋰正極材料及其制備方法、鈷酸鋰電池，利用化合物中良好的熱穩(wěn)定性，提高材料的耐高溫性能；且化合物具有一定的導電性，改善材料的倍率性能，同時化合物與第一包覆層通過耦合形成螯合物，緊密結合且均勻分布在第一包覆層上可，有效阻礙電解液腐蝕，減少表面副反應，進一步提升鈷酸鋰正極材料的電化學性能。

技術特征：

1.一種化合物，其特征在于，所述化合物的結構通式如式i所示：

2.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其特征在于，所述r1為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、異丙基中的至少一種；

3.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其特征在于，所述r1為異丙基，所述鹵素為溴。

4.如權利要求1-3任一所述的化合物用作鈷酸鋰正極材料的包覆劑的用途。

5.一種用于制備權利要求1-3中任一所述的化合物的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：將含有c1-4烷基、鹵素的化合物a和乙二醛進行縮合反應制得化合物b，再將化合物b和聚甲醛、氯化氫進行縮合反應制得化合物。

6.根據(jù)權利要求5所述的化合物的制備方法，其特征在于，具體包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的化合物的制備方法，其特征在于，所述步驟a中化合物a、催化劑、乙二醛、ph調(diào)節(jié)劑和水的摩爾比為1：100～112：0.9～1.2：0.05～0.07：40～50；

8.一種鈷酸鋰正極材料，其特征在于，包括鈷酸鋰核層和包覆在鈷酸鋰核層表面的如權利要求1-3任一所述的化合物。

9.一種用于制備權利要求8所述的鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，將化合物包覆至鈷酸鋰核層的表面。

10.根據(jù)權利要求9所述的鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

11.根據(jù)權利要求9所述的鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

12.根據(jù)權利要求9所述的鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述元素d選自mg、al、ti中的至少一種：

13.一種鈷酸鋰電池，其特征在于，含有權利要求8所述的鈷酸鋰正極材料。

技術總結
本申請屬于鈷酸鋰電池領域，尤其涉及一種化合物及其用途，所述化合物結構通式如下所示：其中R1基團為烷基基團、R2基團為鹵族基團；同時，本申請還公開了鈷酸鋰正極材料及其制備方法、鈷酸鋰電池，通過化合物的耦合包覆，有效提高鈷酸鋰正極材料的電化學性能。

技術研發(fā)人員：趙靖弘,簡健明,黃鳳怡,劉澤華,李宇東,黃政權,楊連昌,范江,萬國江,曾繁裕
受保護的技術使用者：英德市科恒新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19