[發(fā)明專利]一種摻鈮鎢鉭鈷酸鋰的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810490922.3
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN108682848A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡家彥;陳曉闖;王紅忠;劉世紅;吳來紅;趙宗明;李俊杰;杜江;吳芳;吳婧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州金川新材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/525
• 分類號(hào): H01M4/525;H01M10/0525;C01G51/00
• 代理公司: 甘肅省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 陶濤

本發(fā)明公開了一種摻摻鈮鎢鉭鈷酸鋰的制備方法，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。該方法以一定濃度的鈷和鋰混合溶液為鈷、鋰源，碳酸鈉溶液為沉淀劑，氨水溶液為絡(luò)合劑，水合肼溶液為還原劑，鋁鹽無水乙醇溶液為摻雜劑，采用濕法合成出碳酸鈷和碳酸鋰混合物。在反應(yīng)過程中，通過分散加液方式將摻雜溶液加入反應(yīng)釜中參與反應(yīng)；合成結(jié)束后在一定pH值條件下，利用一定濃度的雙氧水溶液將碳酸鈷氧化成羥基氧化鈷，然后將混合物洗滌、干燥、在一定條件下煅燒，得到摻鋁鈷酸鋰產(chǎn)品，生產(chǎn)效率高；且采用本發(fā)明方法制備出的摻鈮鎢鉭鈷酸鋰產(chǎn)品摻鈮、鎢、鉭量為0.2?0.4%，且鈮、鎢、鉭元素均勻分布，激光粒度為5?15μm，振實(shí)密度≧2.0g/cm³，比表面積0.2?0.6m²/g，呈塊狀或類球形形貌。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于鋰離子電池正極材料的摻鈮鎢鉭鈷酸鋰的制備方法。

背景技術(shù)

鈷酸鋰是目前商業(yè)化鋰離子電池中的主要正極材料。但鈷酸鋰實(shí)際比容量只有140mAh/g左右，僅為其理論容量（274mAh/g）的50%左右；且鈷酸鋰的抗過充性能較差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。研究證明，在提高鋰離子電池正極材料性能，特別是循環(huán)性能方面，摻雜是最有效的方法之一，不僅可以提高離子晶格的穩(wěn)定性，而且可以大幅度提高材料的循環(huán)性能。

中國發(fā)明專利（200710065340.2）公開了一種“超大粒徑和高密度鈷酸鋰及其制備方法”，具體是將將鈷化合物、鋰化合物，或同時(shí)與少量摻雜元素化合物混合，高溫?zé)Y(jié)3-30h形成塊體燒結(jié)產(chǎn)物，再經(jīng)過破粉碎和分級(jí)得到鈷酸鋰粉體材料，該方法生產(chǎn)工藝需經(jīng)長時(shí)間的混料和燒結(jié)，生產(chǎn)效率低，能耗高。中國發(fā)明專利（201210011485.5）公開了“一種摻雜Ti、Mg、Al的球形鈷酸鋰的制備工藝”，具體是將鈷鹽混合溶液和碳酸氫銨溶液沉淀反應(yīng)，球形碳酸鈷經(jīng)一次焙燒后得到四氧化三鈷，四氧化三鈷配鋰源經(jīng)二次焙燒得到摻雜Ti、Mg、Al球形鈷酸鋰，該生產(chǎn)方法也存在焙燒時(shí)間長、能耗高的問題。

針對(duì)上述技術(shù)問題，公開號(hào)為CN 107863526 A的中國發(fā)明專利公開了“一種摻雜鈷酸鋰的制備方法”，該方法通過濕法合成出摻雜元素的沉淀物，再將氫氧化鈷氧化為羥基氧化鈷，最后經(jīng)過煅燒，得到摻雜鈷酸鋰產(chǎn)品。但該方法在用于制備摻高價(jià)態(tài)、大原子量元素鈮、鎢、鉭鈷酸鋰時(shí)，存在鈮、鎢、鉭氯化物作為濕法摻雜劑容易水解的問題，導(dǎo)致鈮、鎢、鉭元素與鋰、鈷沉淀不均勻。另外，鈷的化合物非常容易氧化，氧化后的鈷化合物會(huì)妨礙合成產(chǎn)物的快速生長，因此，該方法還存在生產(chǎn)效率較低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)物質(zhì)量好的摻鈮、鎢、鉭鈷酸鋰的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：以一定濃度的鈷和鋰混合溶液為鈷、鋰源，碳酸鈉溶液為沉淀劑，氨水溶液為絡(luò)合劑，水合肼溶液為還原劑，鈮、鎢、鉭氯化物的無水乙醇溶液為摻雜劑，在一定條件下濕法合成出碳酸鈷和碳酸鋰混合物。在反應(yīng)過程中，通過分散加液方式將摻雜溶液加入反應(yīng)釜中參與反應(yīng)；合成結(jié)束后在一定pH值條件下，利用一定濃度的雙氧水溶液將碳酸鈷氧化成羥基氧化鈷，然后將混合物洗滌、干燥、在一定條件下煅燒，得到摻鋁鈷酸鋰產(chǎn)品。具體包括以下步驟：

a、溶液的配制

以鈷鹽、鋰鹽為原料，保持鋰、鈷摩爾比為1:1.1-1.4，配制成鈷、鋰濃度均為1-2mol/L的鋰鈷混合溶液為A溶液；配制濃度為1-2mol/L的碳酸鈉溶液為B溶液，且B溶液中碳酸鈉濃度與A溶液中鈷的濃度相同；配制濃度為5-10mol/L的氨水溶液，且每升氨水溶液中加入5-20mL體積分?jǐn)?shù)為30%的水合肼溶液為C溶液；配制濃度為2-4g/L的鈮鎢鉭氯化物無水乙醇溶液為D溶液；配制濃度為5-10mol/L的雙氧水溶液為E溶液；配制濃度為2-6mol/L的氫氧化鈉溶液為F溶液；

b、合成反應(yīng)