[發明專利]一種大粒度摻雜四氧化三鈷的制備方法

有效

• 申請號: 201810290816.0
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108298596B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 常全忠;陳曉闖;王紅忠;劉世紅;吳來紅;吳天紅;岳心圓
• 申請（專利權）人: 蘭州金川新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 陳超

本發明提出一種大粒度摻雜四氧化三鈷的制備方法，是以一定濃度的鈷溶液為鈷源，碳酸鈉溶液為沉淀劑，氨水溶液為絡合劑，水合肼溶液為還原劑，摻雜元素溶液與絡合劑混合液為摻雜劑，通過降低合成初期晶核生成數量等方式在最短時間內濕法合成出粒度為20～30μm的碳酸鈷，在反應過程中，選擇合適的時間將摻雜溶液加入反應釜中參與反應；合成結束后在一定的pH值條件下，利用一定溶度的雙氧水溶液將合成產物氧化成羥基氧化鈷，然后將混合物洗滌、干燥、煅燒，得到大粒度摻雜四氧化三鈷產品。此工藝合成時間短僅需10～15h，產品物化指標好，激光粒度在15～25μm，振實密度大于2.0g/cm³，比表面積1.0～3.0m²/g，可摻雜元素包括Ni、Mn、Al、Cu、Ce、Y、Nb、Mg。

技術領域

本發明屬鋰離子電池技術領域，具體涉及一種用于制備鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的大粒度摻雜四氧化三鈷制備方法。

背景技術

鈷酸鋰為正極材料所制備的鋰離子電池具有重量輕、容量大、比能量高、工作電壓高、放電平穩、適合大電流放電、循環性能好、壽命長等特點，主要應用于3C數碼領域。

鈷酸鋰正朝著高電壓、高壓實、高循環性能的方向發展，對原材料四氧化三鈷的要求越來越高。Co₃O₄是一種具有特殊結構和性能的功能材料，常規粒度（5-10微米）的Co₃O₄市場已經面臨逐步萎縮的現狀，大粒度摻雜Co₃O₄的市場需求逐步凸顯。研究如何制備高性能大粒度摻雜四氧化三鈷已經成為熱點。

中國發明專利CN201510881580.4，公開了“一種大粒徑高密度球形四氧化三鈷的制備方法”，具體制作方法是在碳酸鈷合成階段通過多次循環結晶制得的碳酸鈷，通過分段式熱分解，在低溫預分解階段使碳酸鈷局部分解，形成微孔通道，在高溫熱分解階段，顆粒表面致密化，從而制備得到大粒徑高密度球形四氧化三鈷。此專利在碳酸鈷合成階段需要多次循環結晶，過程繁瑣，不利于工業化生產。中國發明專利CN201210486483.1，公開了“一種摻雜球形四氧化三鈷的制備方法”，具體是將摻雜元素離子摻入到鈷鹽溶液內配置成摻雜混合溶液，與氫氧化物溶液以及空氣同時通入到反應裝置內,并不斷進行攪拌使其反應,制備出摻雜球形四氧化三鈷。中國發明專利CN200810110753.2，公開了“一種摻雜四氧化三鈷的制備方法”，具體是將摻雜元素離子摻入到鈷鹽溶液內配置成摻雜混合溶液，與含有氨水的氫氧化物溶液同時通入到反應裝置內使其反應,再經過洗滌、干燥、煅燒制備出摻雜球形四氧化三鈷。此兩種制備方法均采用氫氧化物為沉淀劑，與本申請所采用沉淀劑不同，且摻雜四氧化三鈷制備方法與本申請所制備大粒度四氧化三鈷制備方法明顯不同。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述技術的不足，向本領域提供一種生產過程簡單易控的大粒度摻雜四氧化三鈷的制備方法。

本發明的技術方案：一種大粒度摻雜四氧化三鈷的制備方法，該方法的特征在于具體步驟：

a、配制A溶液

以鈷鹽為原料，配制鈷濃度為1～2mol/L的鈷溶液為A溶液；

b、配制B溶液

配制濃度為1～2mol/L的碳酸鈉溶液為B溶液，且B溶液中碳酸鈉摩爾濃度與A溶液中鈷摩爾濃度相同；

c、配制C溶液

配制濃度為5～10mol/L的氨水溶液，且每升氨水溶液中添加5～20ml質量含量為30%的水合肼溶液為C溶液；

d、配制D溶液

配置濃度為5～10mol/L的雙氧水溶液為D溶液；

e、配制E溶液

配置濃度為2～6mol/L的氫氧化鈉溶液為E溶液；