[發明專利]一種球形羥基氧化鈷的制備方法

有效

• 申請號: 201210578760.1
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103904323B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 宋順林;鄭長春;劉亞飛;陳彥彬
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 陶敏;黃健

本發明公開了一種球形羥基氧化鈷的制備方法，該產品可直接作為鈷酸鋰制備的原材料。采用濕法工藝并同時通過摻雜微量金屬元素提高產品循環、電壓等相關性能，方法簡單、過程無污染，且產品摻雜元素分布均勻、密度高、球形度好。

技術領域

本發明屬鋰離子電池正極材料技術領域，具體涉及一種球形羥基氧化鈷的制備方法。

背景技術

鋰離子電池目前已廣泛應用于手機、平板電腦等小型移動設備領域。而LiCoO₂是此領域中應用最廣泛的鋰電正極材料，傳統的生產方法是將四氧化三鈷與碳酸鋰配料燒結而成。新的研究發現，可以通過羥基氧化鈷直接與碳酸鋰配料燒結，生成鈷酸鋰。此種方法，削減了中間燒結過程，降低了成本，減少了能耗，符合綠色環保的要求。

同時，為了克服傳統鈷酸鋰材料的缺陷，我們在濕法羥基氧化鈷的合成階段摻雜金屬離子對其結構進行改善，這些金屬元素在穩定晶體的層狀結構，抑制鋰離子脫嵌過程中發生的不可逆相變；提高材料層間寬度，利于鋰離子的擴散以及提高材料的放電電壓等方面，具有顯著的作用。

目前，針對羥基氧化鈷的制備專利，有CN200810162689.2，CN201210016504.3。其中CN200810162689.2是先制備成CoOOH·Co(OH)₂，再經中低溫氧化得到Co₃O₄，而CN201210016504.3在制備得到CoOOH后，還需在噴霧干燥器中進行造粒，增加設備，過程復雜。同時上述兩項專利并沒有針對材料進行改性摻雜。

因此，需要一種成本低、無污染、便于工業化生產，同時能夠實現元素摻雜且元素能夠均勻分散，球形度好的方法來制備高性能的球形羥基氧化鈷。

發明內容

本發明的目的是向本領域提供一種球形羥基氧化鈷的制備方法，以該羥基氧化鈷為原料制備出的鈷酸鋰具有高電壓、循環性能好的特點，并且該產品摻雜元素分布均勻，球形度好，密度高，工藝簡單，操作方便，容易實現工業化生產，而且生產過程無污染，環境友好。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種球形羥基氧化鈷的制備方法主要包括以下步驟：

(1)原料配制

①在純水中按照摩爾比(1-a):a(0≤a≤0.05)加入鈷鹽和M鹽，配制成濃度為0.5～3.5mol/L的混合溶液；

②配制濃度為0.5～15mol/L的沉淀劑溶液；

③選用合適的氧化劑。

(2)反應過程

④采用并流的方式把混合溶液、沉淀劑溶液、氧化劑同時通入反應釜中，在攪拌下使三者進行反應，pH值7～12、反應溫度為40～90℃，得到合成產物。

⑤合成產物經固液分離、洗滌、烘干得到(Co_(1-a)M_a)OOH粉體。

上述制備方法中，步驟①所述的鈷鹽以硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、醋酸鈷或甲酸鈷中的一種或其中幾種形式存在。

上述制備方法中，步驟①中所述的M鹽為含有Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Ca、Sr、Ti、Ba、Zr、Sm、Al、Y、Cu或Zn的硫酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、醋酸鹽或甲酸鹽中的一種或其中幾種。

上述制備方法中，步驟②中所述的沉淀劑提供金屬離子沉淀需要的OH^-，普遍采用的沉淀劑可以是氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰中的一種或其中幾種的混合物。

上述制備方法中，步驟③中所述的氧化劑可以是氧氣、空氣、雙氧水、次氯酸鈉、高氯酸鈉、過硫酸鈉、臭氧、氯氣、過氧化鈉中的一種或其中幾種的混合物。