[發明專利]一種高電壓鈷酸鋰用大顆粒碳酸鈷的生產方法

在審

• 申請號: 201910214872.0
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN109824094A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 智福鵬;江名喜;陳曉闖;王娟輝;吳來紅;劉世紅;馬騫;魯相杰;張振華;頡頤;何艷;吳芳;馮燕;吳婧;陳一生
• 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: C01G51/06
• 分類號: C01G51/06
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

本發明涉及鋰離子電池技術領域，公開了一種高電壓鈷酸鋰用大顆粒碳酸鈷的生產方法，通過核生長和粒子生長工序來制造大顆粒碳酸鈷的連續合成方法；所述核生長工序是在晶核生成釜內進行反應，以在線測定的pH值為6.8~8.5的方式控制核生成的工序；所述粒子生長工序是在初級反應釜內進行核初級生長，在優化反應釜內進行優化生長，改善粒子粒度分布及形貌，分別以在線測定的pH為6.8~8.0的方式控制含有該核生長工序中形成的核的粒子生長溶液。本發明能夠使所生成的大顆粒碳酸鈷的粒度分布更窄且更均質，形成形狀和尺寸整齊均一的粒子。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高電壓鈷酸鋰用大顆粒碳酸鈷的生產方法。

背景技術

鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環壽命長、環境污染小等優點倍受青睞。近年來，隨著小型可移動電源需求的進一步增長，為鋰離子電池行業的發展創造了良好的機遇，鋰離子電池行業的快速發展帶動了鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等正極材料的快速發展，對鋰離子電池正極材料的需求也大幅增長。特別是近幾年，隨著數碼產品行業的快速發展，人們對高能量密度鋰離子電池的需求日益增加。鈷酸鋰是一種重要的鋰電池正極材料，生產和使用日益廣泛，市場需求量較大。特別是高電壓鈷酸鋰，它在放電比容量、電壓等方面都有著令人滿意的性能，在當今電子設備向高容量、小型化、輕量化發展的趨勢下，成為了目前3C領域鋰離子電池的關鍵的正極材料。碳酸鈷是制備四氧化三鈷的關鍵原料，碳酸鈷的尺寸、形貌直接決定了四氧化三鈷的尺寸和形貌，四氧化三鈷的尺寸、形貌對后續加工的鈷酸鋰的性能有著直接影響，四氧化三鈷的性能好壞直接決定了鈷酸鋰的性能好壞。

現市場上的氫氧化亞鈷系四氧化三鈷顆粒中位徑普遍在9~15um，粒徑相對偏小，粒度分布寬，顆粒球形度及致密度較差，制備的鈷酸鋰電池存在容量循環衰減快、充電截止電壓低等缺點，已不能滿足人們日益追求的高能量密度鋰離子電池要求。

發明內容

本發明為解決現有氫氧化亞鈷系四氧化三鈷穩定性差，粒徑小、粒度分布寬、形貌不好的問題，提供一種鋰電池用大顆粒碳酸鈷的連續合成方法。

所采用的技術方案：一種高電壓鈷酸鋰用大顆粒碳酸鈷的生產方法，所述方法包括核生長工序、粒子生長工序、陳化工序，所述核生長工序是將反應原料在晶核生成釜內造核，pH值控制范圍是6.8~8.5；所述粒子生長工序包括粒子初級生長工序、粒子優化生長工序，粒子初級生長工序在初級反應釜內進行，粒子優化生長工序在優化反應釜內進行，粒子初級生長工序、粒子優化生長工序的pH值均控制在為6.8~8.0范圍內；所述陳化工序在陳化釜內進行；

所述核生長工序反應原料為鈷鹽溶液、碳酸氫銨溶液，總金屬離子濃度為60~150g/L的鈷鹽溶液以150~900L/h的流量和濃度為160~240g/L的碳酸氫銨溶液以150~1000L/h的流量，并流加入到加有濃度為160~240g/L碳酸氫銨溶液為底液的晶核生成釜內進行造核反應。

當晶核生成釜內進行造核反應3~5h，核生長到中位徑達到8~11微米時，進行所述初級生長工序，此時向初級反應釜內加入底液，即濃度為160~240g/L的碳酸氫銨溶液，當晶核生成釜內的溶液通過管道混合器加入到初級反應釜內時，開啟初級反應釜攪拌裝置，向初級反應釜并流加入鈷鹽溶液溶液和碳酸氫銨溶液，加入量為總金屬離子濃度為60~150g/L的鈷鹽溶液流量300~1500L/h、濃度為160~240g/L的碳酸氫銨溶液流量300~1800L/h，當物料在初級反應釜內的體積達到反應釜體積的75~90%時，通過連續離心的方式提高初級反應釜反應體系的固含量，直至顆粒中位徑達到15~17微米；