《锂离子电池正极材料及其制备方法》的目的之一是提供一种制备体积比容量高、循环性能好、安全性能优异的钴酸锂正极材料的方法。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》所采用的技术方案为：
（1）以四氧化三钴和碳酸锂为原料，按锂钴比1.05—1.20进行配料，干粉混合均匀后，在800—900℃、优选为860—900℃的温度下进行第一次合成，并将合成所得的钴酸锂进行粉碎，得到A料；
（2）以碳酸锂和碳酸钴为原材料，按化学计量比LiCoO2进行配料，经球磨均匀，得到B料；
（3）将上述的A料与B料混合，行机械造粒，使B料粘附在A料颗粒表面，其中，A料与B料的配比为A:B=（90—70）:（10—30）；
（4）将步骤（3）制得的物料进行二次合成，升温至900—1100℃的合成温度下进行保温。
其中，步骤（1）中所采用的四氧化三是按如下方式制备的：以碳酸钴或者草酸钴为原料，Sb2O3为掺杂剂，按Co:Sb=1:（0.002-0.02）的摩尔比混合均匀，然后将所得配料进行加热。优选地，所得配料进行加热的方式为：先将所述配料在300-500℃下进行加热处理，再将所述处理后的配料在750-920℃进行加热处理。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》在制备四氧化三钴原料时就加入改性剂进行掺杂，这种掺杂方法使得掺杂物质能够较好地分布在原料中，因而在合成钴酸锂时能够更均匀地分布到钴酸锂晶体结构中。
另外，在该发明的步骤（2）中可以进一步采用Sb2O3作为掺杂剂，并按化学计量比Li1.0Co（1-X）SbXO2进行配料，其中0.001≤x≤0.03。
在《锂离子电池正极材料及其制备方法》中，采用Sb2O3掺杂后的钴酸锂材料六方层状结构层间距增大有利于锂离子的嵌入/脱嵌，提高了锂离子在材料中的扩散系数，有利于提高材料的质量比容量；而且，Sb2O3掺杂使得钴酸锂材料在锂离子嵌入/脱嵌过程中的结构稳定性增加，从而使得材料的安全性能和长期循环性能得到有效改善。
为了在步骤（3）中更好地进行机械造粒，步骤（2）中最好采用小粒度的碳酸钴或者草酸钴作为原料，例如可以采用纯度≥99.9%、粒度（或称粒径）D50≤2微米的碳酸锂，采用粒度为0.1微米≤D50≤1微米的碳酸钴。这是因为在二次合成前，粒度小、比表面积大的碳酸钴和碳酸锂的混合粉体更容易通过机械造粒的方式粘附在第一次合成的钴酸锂大颗粒上面。
优选地，步骤（2）中所采用的Sb2O3掺杂剂的粒度为0.01微米≤D50≤0.5微米。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》所谓的机械造粒是采用机械挤压和研磨的方式进行造粒，其可以是干法造粒，也可以是添加适当挥发性溶剂或粘结剂的湿法造粒。优选采用对环境友好的干法造粒。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》采用机械造粒的独特工艺路线，可以有效地提高钴酸锂正极材料的颗粒粒度和振实密度，从而提高正极材料的压实密度和体积比容量。
优选地，上述步骤（4）中进行二次合成时，首先升温至700—800℃的温度区间并保温0—5小时。
另一方面，《锂离子电池正极材料及其制备方法》目的还在于提供一种采用上述方法制备的、体积比容量高、循环性能好、安全性能优异的钴酸锂正极材料，该钴酸锂正极材料的化学组成通式为Li（1 Y）Co（1-X）SbXO2，其中，0.001≤x≤0.03，0≤Y≤0.08
优选地，上述的钴酸锂正极材料的颗粒度D50≥9.5微米，振实密度在2.8-3.2克/立方厘米之间。
通过对《锂离子电池正极材料及其制备方法》所制备的钴酸锂材料的X衍射分析表明，晶胞的a和c轴都有所增大，总的晶胞体积也在增大，这是由于Sb部分取代Co元素引起的晶体结构的改变。
其中，标准钴酸锂的晶体结构参数为a=0.2816纳米，c=1.4056纳米，c/a=4.899，单胞体积V/A=96.5390。而对《锂离子电池正极材料及其制备方法》一实施例中制备的钴酸锂材料的晶体结构参数进行X衍射测试，得到：a=0.2862纳米，c=1.4284纳米，单胞体积V/A=101.3015。
对于《锂离子电池正极材料及其制备方法》制备的钴酸锂材料的晶体结构参数，可能会由于Sb的添加量不同等因素而略有不同。
由于《锂离子电池正极材料及其制备方法》是在合成四氧化三钴原料时就采用Sb2O3进行掺杂改性这种掺杂方法使得掺杂物质能够较好地分布在钴原料中，因而在合成钴酸锂时能够更均匀地分布到钴酸锂晶体结构中然后采用机械造粒（低温造粒）的独特工艺路线进行材料的制备，因而所制得的材料综合性能优异：材料粒度D50≥9.5微米，振实密度>2.8克/立方厘米，体积比容量≥560毫安时/立方厘米，初始比容量≥145毫安时/克，36伏电压平台>85%，500周循环放电>90%，3库仑5伏过充合格。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》制备的材料既可以实现大颗粒、高振实以及优良的极片加工性能，而且材料结构更稳定，循环性能、安全性能等综合性能优异，能够满足市场上对高容量高性能锂离子电池用正极材料的需求。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》采用分步合成工艺，第一次合成时采用过量的锂使得在较低的温度下即可得到较大的钴酸锂颗粒；然后在二次合成前将粒度小比表面积大的碳酸钴和碳酸锂的混合粉体通过机械造粒的方式粘附在一步合成的钴酸锂大颗粒上面。由于第一次合成的反应并不能消耗掉过量的锂，颗粒表面仍有多余的未反应的锂存在，通过第二次合成的高温合成，颗粒表面过量的锂可以与粘附在其表面的碳酸反应，使一步合成的钴酸锂颗粒继续长大，从而获得大颗粒、高振实钴酸锂材料。
《锂离子电池正极材料及其制备方法》具有工艺简单、工艺范围宽、容易实现规模化生产的优点所制备的材料具有粒度大、振实高、比容高、循环寿命长、安全性能好等特点，可显著提升锂离子电池体积比能量和循环保持率、提高电池的综合性能。
