本发明属于锂离子电池，涉及一种优化钴酸锂烧结效果的前处理方法及其应用。
背景技术：
1、钴酸锂是锂离子电池中应用最为广泛的一种材料，相对于其他正极材料具有开路电压高、比能量大、循环寿命长及合成工艺相对简单的优点。
2、目前正极材料广泛采用四氧化三钴与锂盐或锂的氢氧化物经由高温固相方法进行钴酸锂的合成。钴酸锂合成过程中，为达到更高的压实水平，普遍采用较大粒度的四氧化三钴和较小粒度的氧化钴通过固相烧结法分别合成，再以大颗粒和小颗粒级配的方式达到需要的压实和电性能。如cn113675396a公开了一种复合型钴酸锂正极材料，包括大颗粒钴酸锂以及复合于所述大颗粒表面和间隙的小颗粒钴酸锂晶体；所述复合型钴酸锂正极材料的制备方法包括以下步骤：a)将含钴化合物与含锂化合物混合后烧结，得到licoo2中间体；b)将酸性蒸汽通入所述licoo2中间体，进行反应，得到反应产物；所述酸性蒸汽含有硝酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、co2和二氧化氮中的一种或多种的水蒸气；所述酸性蒸汽的ph值为3～6.9；所述酸性蒸汽的温度为60～250℃，通入酸性蒸汽的时间为0.1～2h；c)将所述反应产物热处理后，得到复合型钴酸锂正极材料。
3、现有固相法烧结钴酸锂使用的多为莫来石坩埚，装好混合物料后进入窑炉烧结，此方法的缺点是出料时明显上表面因剧烈收缩产生开裂，通过对上表面的颗粒的电镜观察可以看到更多的团聚态和孪晶产生。
4、因此，如何减少钴酸锂的团聚态颗粒和孪晶的产生，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种优化钴酸锂烧结效果的前处理方法及其应用。本发明在进行钴酸锂的烧结前，通过对烧结混料压制平整后再切割的方法，使得烧结料各部分的反应更为均衡，减少了钴酸锂的团聚态颗粒和孪晶的产生，从而合成了单晶化更为充分的大颗粒钴酸锂。
2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，所述前处理方法包括以下步骤：
4、将钴酸锂的待烧结混料放置于烧结容器中，压制平整，得到待烧结总块，然后进行切割，进入下一步的烧结工序。
5、需要说明的为，本发明不对提及的压制手段的具体方法做特殊限定，可实现混料平整的目的的技术手段，本发明均适用，包括但不限于手动使用工具如抹灰刀、手持式抹平机以及类似装置进行表面压制或集成到振平装置上进行自动化压制等；
6、且本发明中提及的平整，以切割后上表面(压制平整后的混块的平整表面)不开裂为标准。
7、本发明提供的前处理方法，适用于钴酸锂的固相烧结制备过程，在进行正式的烧结工序前，通过对烧结容器中的待烧结混料进行压制平整，压制前的混料状态为表面蓬松固-气表面，压制后为平整的固-气表面，然后协同配合切割，保证了充足的进气与排风通道，使得混料的上表面和测表面都能均匀的与空气接触；在后续的烧结后，降低了表面收缩开裂，从而减少了得到的钴酸锂材料的团聚态颗粒和孪晶，合成了单晶化更为充分的大颗粒钴酸锂。
8、本发明中，压制平整的处理过程和切割的处理过程必须协同配合，缺一不可，如果缺少任何一个前处理步骤，均无法解决钴酸锂材料中团聚状态颗粒和孪晶颗粒产生的问题。
9、优选地，所述压制平整前进行振平处理。
10、本发明中，在压制平整前进行振平处理，可更好地起到使混合料均匀铺满容器、各处保证同一厚度和堆叠状态的作用。
11、优选地，所述压制平整的压力为20～50n，例如20n、23n、25n、28n、30n、33n、35n、38n、40n、43n、45n、48n或50n等。
12、本发明提供的压制平整的压力，如果过大，会导致切割时困难，且不利于反应所需的氧气进入混合料内部和底部参与反应和反应产生的二氧化碳气体的正常排出；而如果过少，又很难实现压制平整的目的，从而不能解决上表面和侧表面与空气的接触均匀性差异导致上表面收缩开裂生成较多团聚颗粒和孪晶的问题。
13、优选地，所述压制平整的时间为5～30s，例如5s、8s、10s、12s、15s、18s、20s、24s、25s、28s或30s等。
14、优选地，所述切割包括均等切割。
15、本发明中，对待烧结总块进行均等切割，更有利于反应所需的氧气和产生的气体产物二氧化碳的气体交换。
16、优选地，所述切割后每个待烧结块的平面面积各自独立地为切割前的待烧结总块的平面面积的1.5～3％，例如1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3％等。
17、本发明中，每个待烧结块的平面面积如果过大，即表明切割的块数过少，会影响混合料内部反应所需氧气和产生的气体产物二氧化碳的气体交换；而平面面积如果过小，即切割的块数过多，虽然可以起到加快气体交换的作用，但是又会加快锂源(碳酸锂)挥发速度而导致反应因缺锂而不完全反应出现大量团聚状态颗粒。
18、优选地，所述待烧结混料包括钴源和锂源。
19、优选地，所述待烧结混料还包括掺杂源。
20、需要说明的是，本发明中的待烧结混料，即为钴酸锂的制备原料，掺杂等手段，均为本领域技术人员的常规技术手段，具体的掺杂物质，本领域技术人员可依据实际需求进行适应性调整和选择，包括但不限于mg的氧化物或盐、ti的氧化物或盐、y的氧化物或盐、la系元素的氧化物或盐以及其他元素的氧化物或盐如ni、mn、zr、w、mo等。
21、优选地，所述钴源包括四氧化三钴。
22、优选地，所述钴源的d50为10～20μm，例如10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。
23、优选地，所述锂源包括碳酸锂。
24、以碳酸锂和四氧化三钴作为钴酸锂的制备原料，得到待烧结混料时，与本发明提供的前处理方法进行搭配使用，起到的效果更为明显，碳酸锂较为蓬蓬松，有利于与四氧化三钴原料的充分均匀混合，且环境友好无毒害、刺激性和腐蚀性，因此成为钴酸锂生产中最常用的锂源。但碳酸锂蓬松且易挥发的特点导致表面容易形成疏松缺锂层，碳酸锂反应生成二氧化碳在排气不畅的条件下又会形成底部缺氧层，本发明针对以上两点进行了针对性改善。，而如果选用其他的制备原料搭配本发明提供的前处理方法，虽然在一定程度上也可以起到相应的技术效果，但是依然存在混合效果较差且混合料过于密实导致底部进气情况较差出现缺氧层的情况以及可能对环境和操作人员不友好的不利情况。
25、优选地，所述锂源的d50为6～8μm，例如6μm、6.5μm、7μm、7.5μm或8μm等。
26、作为优选的技术方案，所述前处理过程包括以下步骤：
27、将钴酸锂的待烧结混料放置于烧结容器中，振平，以20～50n的压力压制5～30s，得到平整的待烧结总块，然后进行均等切割，切割后每个待烧结块的平面面积各自独立地为切割前的待烧结总块的平面面积的1.5～3％，进入下一步的烧结工序；
28、其中，所述待烧结混料包括d50为10～20μm的四氧化三钴和d50为6～8μm的碳酸锂。
29、第二方面，本发明提供一种钴酸锂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
30、将钴酸锂的制备原料混合，得到待烧结混料，将待烧结混料进行如第一方面所述的前处理方法的处理过程，然后烧结，得到钴酸锂。
31、本发明提供的钴酸锂的制备方法，通过采用第一方面提供的前处理方法，得到了单晶化十分优异的大颗粒钴酸锂；且进一步需要说明，制备原料的混合过程、原料的具体配比，烧结的具体的温度和时间，均为本领域技术人员的常规技术手段；本领域技术人员可依据实际需求进行参数的选择和调整，且还可进一步的在烧结后，进行钴酸锂的改性处理。
32、可选地，所述钴酸锂的制备原料中，锂元素的摩尔量与除锂外的金属元素的总摩尔量之比为(1.04～1.05):1，例如1.04:1、1.044:1、11.045:1或1.05:1等。
33、可选地，所述烧结的温度为800～1200℃，例如800℃、900℃、1000℃、1070℃、1100℃或1200℃等，烧结的时间为8～24h，例如8h、10h、12h、15h、18h、20h或24h等。
34、第三方面，本发明提供一种钴酸锂，所述钴酸锂由如第二方面所述的制备方法制备得到。
35、第四方面，本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第三方面所述的钴酸锂。
36、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
37、本发明提供的前处理方法，适用于钴酸锂的固相烧结制备过程，在进行正式的烧结工序前，通过对烧结容器中的待烧结混料进行压制平整，压制前的混料状态为表面蓬松固-气表面，压制后为平整的固-气表面，然后协同配合切割，保证了充足的进气与排风通道，使得混料的上表面和测表面都能均匀的与空气接触；在后续的烧结后，降低了表面收缩开裂，从而减少了得到的钴酸锂材料的团聚态颗粒和孪晶，合成了单晶化更为充分的大颗粒钴酸锂。
1.一种优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述前处理方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述压制平整前进行振平处理。
3.根据权利要求1或2所述的优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述压制平整的压力为20～50n；
4.根据权利要求1-3任一项所述的优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述切割包括均等切割。
5.根据权利要求1-4任一项所述的优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述切割后每个待烧结块的平面面积各自独立地为切割前的待烧结总块的平面面积的1.5～3％。
6.根据权利要求根据权利要求1-5任一项所述的优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述待烧结混料包括钴源和锂源；
7.根据权利要求1-6任一项所述的优化钴酸锂烧结效果的前处理方法，其特征在于，所述前处理过程包括以下步骤：
8.一种钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种钴酸锂，其特征在于，所述钴酸锂由如权利要求8所述的制备方法制备得到。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求9所述的钴酸锂。
