[發明專利]一種摻雜鋯的氧化鈷的制備方法

在審

• 申請號: 201811289875.2
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN111115708A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 李炳忠;張愛青;史齊勇;王博;許東偉;伍一根
• 申請（專利權）人: 格林美（江蘇）鈷業股份有限公司;荊門市格林美新材料有限公司;格林美股份有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;侯峰

本發明公開了一種摻雜鋯的氧化鈷的制備方法，該方法為向反應釜中加入反應底液并加熱，再向所述反應底液中并流加入含鋯鈷鹽溶液、氫氧化鈉溶液、氧化劑，并控制反應體系的pH值，之后，攪拌至反應完全，獲得含鋯氫氧化鈷漿料，之后，將含鋯氫氧化鈷漿料依次進行陳化、過濾、洗滌、烘干以及除鐵，獲得含鋯氫氧化鈷粉末，將含鋯氫氧化鈷粉末按溫度曲線進行煅燒，獲得摻雜鋯的氧化鈷，這樣，本發明通過在氧化鈷中摻雜鋯在降低成本的同時，提高了氧化鈷作為電池材料的循環性能。

技術領域

本發明屬于氧化鈷的制備技術領域，具體涉及一種摻雜鋯的氧化鈷的制備方法。

背景技術

3C電子產品要求輕便、小巧，相應的電池需要具備高能量密度。而鈷酸鋰作為現在最主要的3C電子產品用正極材料，其能量密度在一定程度上決定了鋰離子電池的能量密度。高電壓鈷酸鋰具有高克容量和高電壓的特性，相比常規鈷酸鋰具有更高的能量密度，是未來鈷酸鋰研究開發的主要方向。高電壓鈷酸鋰是在鈷酸鋰中摻入某些金屬元素，提高鈷酸鋰在高電壓下的晶體結構穩定性，因而摻雜后的鈷酸鋰在高電壓下具有高的比容量和良好的循環性能。

但是，現有技術以包覆方式摻雜的四氧化三鈷來制備高電壓鈷酸鋰，會形成內部無摻雜元素的鈷酸鋰，在高電壓下內部晶體結構容易坍塌，導致容量衰減較快，并且，利用該方法摻雜的元素不易進入四氧化三鈷的晶格中，很大一部分摻雜元素是以混合物的方式存在于四氧化三鈷粉末中，影響電池充放電性能。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的旨在提供一種摻雜鋯的氧化鈷的制備方法。

本發明提供一種摻雜鋯的氧化鈷的制備方法，其方法通過以下步驟實施：

步驟1，向反應釜中加入反應底液并加熱至50～80℃，調節并控制反應體系的pH值為9.0～11.0，在攪拌作用下向所述反應底液中并流加入含鋯鈷鹽溶液、氫氧化鈉溶液、氧化劑，并控制加入所述含鋯鈷鹽溶液、氫氧化鈉溶液、氧化劑的體積流量，獲得含鋯氫氧化鈷漿料；

步驟2，將所述步驟1獲得的含鋯氫氧化鈷漿料依次進行陳化、過濾、洗滌、烘干以及除鐵，獲得含鋯氫氧化鈷粉末；

步驟3，將所述步驟2獲得的含鋯氫氧化鈷粉末按溫度曲線進行煅燒，獲得摻雜鋯的氧化鈷。

上述方案中，所述步驟1的攪拌反應的攪拌強度為200～400r/min，攪拌時間為10～40h。

上述方案中，所述步驟1中反應底液為氨水、乙二胺四乙酸、酒石酸或檸檬酸中的至少一種。

上述方案中，所述步驟1中含鋯鈷鹽溶液為硫酸鈷溶液、氯化鈷溶液、硝酸鈷溶液或者醋酸鈷溶液中的至少一種。

上述方案中，所述含鋯鈷鹽溶液中鈷離子的濃度為80～150g/L，鋯元素含量為0.5～1.2g/L，添加劑的濃度為1～5g/L。

上述方案中，所述反應底液的濃度為0.1～1g/L，所述氫氧化鈉溶液的濃度為100～400g/L。

上述方案中，所述步驟1中含鋯鈷鹽溶液與氫氧化鈉溶液的體積流量比為1:0.5～1.5，氧化劑的體積流量為10～30m³/h。

上述方案中，所述步驟2中對含鋯氫氧化鈷漿料進行洗滌采用的洗滌液為去離子水，洗滌液的用量為10～50L/kg，洗滌液的溫度為80～90℃。

上述方案中，所述步驟3將獲得的所述含鋯氫氧化鈷粉末按溫度曲線進行煅燒，具體為，將焙燒溫度分為5～12段對所述含鋯氫氧化鈷粉末進行煅燒，所述焙燒溫度為500～800℃。