[發明專利]一種小粒度摻雜四氧化三鈷的制備方法

在審

• 申請號: 201811076742.7
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109411748A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 陳曉闖;劉世紅;吳來紅;何艷
• 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: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 陳超

本發明涉及鋰離子電池正極材料領域，是一種小粒度摻雜四氧化三鈷的制備方法。該方法的具體步驟是：以一定濃度的鈷溶液為鈷源，氫氧化鈉溶液為沉淀劑，氨水溶液為絡合劑，摻雜元素可溶鹽溶液為摻雜劑，合成開始前，向反應釜中加入一定量的導電石墨和雙氧水溶液。在一定的條件下進行合成，濕法合成出粒度為3～5μm的摻雜四氧化三鈷前驅體產品；合成結束后，陳化、洗滌、干燥、在一定條件下煅燒，得到小粒度摻雜四氧化三鈷產品。利用此工藝，能夠制備出摻雜元素包括Ti、Mg、Al，摻雜量為0.5～1%，激光粒度在3～5μm，振實密度大于2.0g/cm³，比表面積1.0～3.0m²/g的球形或類球形四氧化三鈷產品。

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小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（6-10微米）的純相Co₃O₄市場已經面臨逐步萎縮的現狀，小粒度摻雜Co₃O₄的市場需求逐步凸顯。研究如何制備高性能小粒度摻雜四氧化三鈷已經成為熱點。

中國發明專利CN200910010296.4，公開了“一種超細四氧化三鈷的制造方法”，具體制作方法是將過量的高純鈷片放入反應釜內，將純水與硝酸體積比為3∶1的硝酸水溶液緩慢加入反應釜，反應終點pH為4～5，同時調鈷液比重為1.5～1.54，陳化后，熱過濾而制得硝酸鈷溶液。以0.25Kg/L比例配比成碳酸氫銨懸濁液，使溫度保持至40～50℃。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按1∶2的體積比攪拌合成碳酸鈷液漿，制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經過壓濾機將其固液分離，濾餅為碳酸鈷膏，將其放入真空干燥機干燥成干粉，進入煅燒爐培燒5～6小時。利用本方法產生的四氧化三鈷粒度可以≤1.5微米。中國發明專利CN201410362746.7，公開了“一種小粒度高密度球形四氧化三鈷的制備方法”，具體制備方法包括：1)提供含鈷離子和絡合劑的第一溶液；2)提供第二溶液，濃度為8-10mmol/L的氫氧化鈉；3)反應釜裝滿去離子水，將所述第一溶液和第二溶液同時通入到所述反應釜中，反應釜溫度控制在40-70℃，pH值控制為9-12，上清液鈷含量控制在10-60ppm；反應釜的轉速控制在170-200rpm；4)反應釜溢流出的料液進入陳化釜，經陳化后固液分離，得到的上清液打入上清液儲桶暫存，再將上清液打入反應釜內，并控制反應釜內料液比在5％-10％；5)將固液分離出來的四氧化三鈷投入洗滌釜內，用10-100℃的去離子水洗滌；6)洗滌好的四氧化三鈷在500-900℃之間煅燒4-24個小時，制備的小粒度高密度球形四氧化三鈷D50為1-3微米，振實密度大于2g/cm³。中國發明專利CN201210011485.5，公開了“一種摻雜Ti、Mg、Al的球形鈷酸鋰的制備工藝”，具體步驟為以純水為底液，溫度40～80℃，控制攪拌轉速在60～180r/min，加入碳酸氫銨，調節底液的堿度5～30，將鈷鹽混合溶液和碳酸氫銨溶液連續并流泵入底液中，在40～80℃發生沉淀反應，控制反應體系的料漿固含量和堿度，反應料液由反應釜上部溢流口連續流出進入陳化釜，經洗滌壓濾機洗滌和真空干燥機干燥，球形碳酸鈷經一次焙燒后得到四氧化三鈷，四氧化三鈷配鋰源經二次焙燒得到摻雜Ti、Mg、Al球形鈷酸鋰。此三種專利所采用的四氧化三鈷制備方法，過程繁瑣，與本申請專利明顯不同。

發明內容

為克服上述不足，本發明的目的是提供一種生產過程簡單易控的小粒度摻雜四氧化三鈷制備方法。