本發明涉及鈷酸鋰材料，涉及一種鈷酸鋰陶瓷靶材及其制備方法，尤其涉及一種大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材及其制備方法。

背景技術：

1、電池的出現減少了人們對不可再生資源的依賴性，隨著電子工業的迅猛發展，電子產品向著小型化、輕薄化、便攜化發展，這對電池提出了新的要求。具有更大的能量密度、更長的循環壽命、更高的工作電壓的鋰離子固態電池，引起了人們極大的關注。相比液態鋰離子電池，全固態電池具有更高的安全性，更大的能量密度，以及更廣泛的工作溫度，現已經成為鋰離子電池發展的最新領域。

2、最早薄膜電池的正極材料是tis2，隨著高性能固態電解質lipon的成功開發，鈷酸鋰作為lipon型固態薄膜電池的正極材料也引起了人們的廣泛研究。鈷酸鋰因其高電壓、高比能量密度和較好的循環性能，且工藝制備簡單，目前是鋰離子電池主流的正極材料。隨著薄膜固態電池的發展，對磁控濺射全固態薄膜電池的正極材料的鈷酸鋰靶材也提出了更高的要求。

3、現有技術中制備得到的鈷酸鋰陶瓷靶材尺寸較小，因此，如何制備得到均勻性好且致密度高的大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，已成為目前亟待解決的問題。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發明提供一種大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材及其制備方法，通過冷等靜壓和熱等靜壓工藝，制備得到大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，制備工藝簡單、效率高、成本低、制作周期短，易于大批量生產；制備得到的大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，均勻性好且致密度高。

2、為達此目的，本發明采用以下技術方案：

3、第一方面，本發明提供了一種大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)混合粘結劑、分散劑、溶劑和鈷酸鋰，噴霧干燥，得到混合料；(2)將混合料裝入模具，進行冷等靜壓，得到鈷酸鋰生坯；(3)將鈷酸鋰生坯進行脫脂后，再進行熱等靜壓，得到所述大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材；所述陶瓷靶材的尺寸為長(800mm-1000mm)×寬(300mm-500mm)。

4、本發明通過冷等靜壓和熱等靜壓制備大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，制備工藝簡單、效率高、成本低、制作周期短，易于大批量生產；制備得到的大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，均勻性好且致密度高。

5、優選地，步驟(1)中所述粘結劑包括聚乙烯醇。

6、優選地，所述粘結劑的用量占粘結劑、分散劑和鈷酸鋰總量的2wt％-5wt％，例如可以是2wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

7、本發明通過進一步調控粘結劑的用量，可以進一步提高所述靶材的純度和致密度。在優選的粘結劑用量的范圍內，制備得到的鈷酸鋰陶瓷靶材純度高且致密度高。

8、優選地，所述分散劑包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、六偏磷酸鈉或丙烯酸鈉中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的組合，六偏磷酸鈉和丙烯酸鈉的組合，或聚丙烯酰胺、六偏磷酸鈉和丙烯酸鈉的組合。

9、優選地，所述分散劑的用量占粘結劑、分散劑和鈷酸鋰總量的0.5wt％-3wt％，例如可以是0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％或3wt％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

10、優選地，所述溶劑包括水。

11、優選地，步驟(1)所述混合包括三段混合。

12、優選地，所述一段混合包括：一段混合溶劑和分散劑，得到一段混合料。

13、優選地，所述一段混合的時間為0.5h-3h，例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h或3h，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

14、優選地，所述二段混合包括：二段混合一段混合料和鈷酸鋰粉末，得到二段混合料。

15、優選地，所述二段混合的時間為6h-24h，例如可以是6h、10h、14h、18h、22h或24h，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

16、優選地，所述三段混合包括：三段混合二段混合料和粘結劑，得到混合液體漿料。

17、優選地，所述三段混合的時間為6h-24h，例如可以是6h、10h、14h、18h、22h或24h，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

18、優選地，步驟(1)所述噴霧干燥后，得到球形混合料。

19、優選地，所述球形混合料的粒徑d50為30μm-150μm，例如可以是30μm、50μm、70μm、100μm、120μm或150μm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

20、本發明通過進一步調控球形混合料的粒徑，可以進一步提高所述靶材的純度和致密度。在優選的球形混合料粒徑的范圍內，制備得到的鈷酸鋰陶瓷靶材純度高且致密度高。

21、優選地，步驟(2)所述模具包括橡膠模具。

22、優選地，步驟(2)所述冷等靜壓的壓力為200mpa-250mpa，例如可以是200mpa、210mpa、220mpa、230mpa、240mpa或250mpa，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

23、優選地，步驟(2)所述冷等靜壓的保壓時間為10min-40min，例如可以是10min、20min、30min、35min或40min，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

24、本發明通過進一步調控冷等靜壓的壓力和保壓時間，在保證所述靶材完整的前提下，可以進一步提高所述靶材的純度和致密度。在優選的冷等靜壓壓力和保壓時間的范圍內，制備得到的鈷酸鋰陶瓷靶材純度高且致密度高，且可以保證靶材的完整性和均勻性。

25、優選地，步驟(3)所述脫脂的保溫溫度為500℃-600℃，例如可以是500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

26、優選地，步驟(3)所述脫脂的保溫時間為1h-5h，例如可以是1h、1.5h、2h、3h、4h或5h，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

27、本發明通過進一步調控脫脂的溫度和時間，可以進一步提高所述靶材的純度。在優選的脫脂保溫溫度和保溫時間內，制備得到的靶材，純度進一步提高。

28、優選地，步驟(3)所述脫脂的裝置包括升降爐。

29、優選地，步驟(3)所述熱等靜壓的模具包括不銹鋼包套。

30、優選地，步驟(3)所述熱等靜壓的壓力為150mpa-200mpa，例如可以是150mpa、160mpa、170mpa、180mpa、190mpa或200mpa，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

31、優選地，步驟(3)所述熱等靜壓的燒結溫度為900℃-1200℃，例如可以是900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃或1200℃，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

32、優選地，步驟(3)所述熱等靜壓的保溫保壓時間為1h-5h，例如可以是1h、1.5h、2h、3h、4h或5h，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

33、本發明通過進一步調控熱等靜壓的燒結溫度和保溫保壓時間，在保證所述靶材完整的前提下，可以進一步提高所述靶材的純度和致密度。在優選的熱等靜壓燒結溫度和保溫保壓時間的范圍內，制備得到的鈷酸鋰陶瓷靶材純度高且致密度高，且可以保證靶材的完整性和均勻性。

34、作為本發明優選的技術方案，所述制備方法包括如下步驟：

35、(1)加入溶劑和分散劑，一段混合0.5h-3h；再加入鈷酸鋰粉末，二段混合6h-24h；最后加入粘結劑，三段混合6h-24h，得到混合液體漿料。

36、(2)將混合液體漿料通入噴霧造粒設備進行干燥，得到球形混合料，所述球形混合料的粒徑d50為30μm-150μm。

37、(3)將球形混合料裝入尺寸為長(800mm-1000mm)×寬(300mm-500mm)模具中，放入冷等靜壓設備中，調節壓力為200mpa-250mpa，保壓10min-40min，得到鈷酸鋰生坯。

38、(4)將鈷酸鋰生坯在500℃-600℃脫脂1h-5h，得到脫脂后的鈷酸鋰生坯。

39、(5)將脫脂后的鈷酸鋰生坯放入熱等靜壓的模具中，調節壓力為150mpa-200mpa，燒結溫度為900℃-1200℃，保溫時間1h-5h，得到所述大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材。

40、第二方面，本發明提供了一種大尺寸的鈷酸鋰陶瓷靶材，所述鈷酸鋰陶瓷靶材根據第一方面所述的制備方法制備得到。

41、優選地，所述鈷酸鋰陶瓷靶材的長為800mm-1000mm，例如可以是800mm、850mm、900mm、950mm或1000mm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

42、優選地，所述鈷酸鋰陶瓷靶材的寬為300mm-500mm，例如可以是300mm、350mm、400mm、450mm或500mm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

43、優選地，所述鈷酸鋰陶瓷靶材的厚為10mm-20mm，例如可以是10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。

44、與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

45、本發明通過冷等靜壓和熱等靜壓制備大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，制備工藝簡單、效率高、成本低、制作周期短，易于大批量生產；制備得到的大尺寸鈷酸鋰陶瓷靶材，均勻性好且致密度高。