[發(fā)明專利]一種大粒徑摻鋁四氧化三鈷的三次煅燒制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010113491.6
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN113292106B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許開華;蔣振康;劉文澤;易全瑞;李晨威;洪宏龍
• 申請（專利權(quán)）人: 荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 深圳市合道英聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果

本發(fā)明屬于電池級四氧化三鈷的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種大粒徑摻鋁四氧化三鈷的三次煅燒制備方法，包括如下步驟：將鈷鋁溶液和沉淀劑溶液同時加入到含有底液的反應(yīng)釜中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，控制pH為7.0～7.3，得到漿料晶種；將漿料晶種進(jìn)行沉淀得到沉淀漿料，向沉淀漿料中加入鈷鋁溶液和沉淀劑溶液繼續(xù)進(jìn)行沉淀反應(yīng)，控制pH為7.3～7.5，得到漿料成品；對漿料成品進(jìn)行離心洗滌、脫水，得到濕料成品；將濕料成品先在輥道窯內(nèi)進(jìn)行兩次低溫煅燒，再在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫煅燒，得到大粒徑摻鋁四氧化三鈷。本發(fā)明的制備方法能夠規(guī)模化、批量化生產(chǎn)出振實(shí)密度高，產(chǎn)品表面無開裂現(xiàn)象的球形大粒徑摻鋁四氧化三鈷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池級四氧化三鈷的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大粒徑摻鋁四氧化三鈷的三次煅燒制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展，科技速度日益加快，信息化的社會已經(jīng)到來，推動著電子產(chǎn)品的不斷更新，運(yùn)用于電子方面的鋰電池產(chǎn)品也層出不窮。因?yàn)殁捤徜嚨姆烹娙萘俊㈦妷旱姆€(wěn)定性、循環(huán)壽命等基本達(dá)到人們滿意的狀態(tài)，所以如今鋰電池產(chǎn)品中仍然是以鈷酸鋰為正極材料作為主流產(chǎn)品。

鈷酸鋰主要是由四氧化三鈷和碳酸鋰或氫氧化鋰燒結(jié)而成，其中的四氧化三鈷是由碳酸鈷焙燒而來，故決定鈷酸鋰品質(zhì)的最主要因素是四氧化三鈷，它的振實(shí)密度、比表面積、電鏡形貌等性質(zhì)對最終的正極材料起著至關(guān)重要的影響，但鈷酸鋰穩(wěn)定性能較差，制備的鈷酸鋰電池壽命較短，為克服鈷酸鋰存在的問題，以及為了解決人們對數(shù)碼產(chǎn)品的輕量化、高容量等要求越要越高的問題，人們研究采取了多種改性措施和方法。

其中向四氧化三鈷中摻雜金屬元素，例如摻雜鋁、鎂等，這樣不僅能夠減少鈷金屬的應(yīng)用，而且還能夠提高鈷酸鋰晶格的穩(wěn)定性，所以摻雜金屬元素的四氧化三鈷成為研究熱點(diǎn)。

目前大部分廠商常用的摻雜金屬元素的四氧化三鈷的制備方法有固相熱分解法、水熱法、溶膠-凝膠法等，僅僅只有少量的供應(yīng)商能夠生產(chǎn)粒徑在15μm以上的摻雜金屬元素的大粒徑四氧化三鈷，而且這些生產(chǎn)方法不僅難以規(guī)模產(chǎn)量化，且生產(chǎn)的摻雜金屬元素的大粒徑四氧化三鈷球形度不均勻，振實(shí)密度較低，更重要的是存在嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，這都會影響由此摻雜金屬元素的大粒徑四氧化三鈷煅燒制備的鈷酸鋰的容量，進(jìn)而影響摻雜金屬元素的大粒徑四氧化三鈷在鋰離子電池方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了解決由目前的生產(chǎn)方法制備的摻雜金屬元素的大粒徑四氧化三鈷表面開裂現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問題，本發(fā)明提供一種大粒徑摻鋁四氧化三鈷的三次煅燒制備方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種大粒徑摻鋁四氧化三鈷的三次煅燒制備方法，該方法包括如下步驟：

S1、分別配制含有鈷離子和鋁離子的鈷鋁溶液，配制含有碳酸根離子的沉淀劑溶液，待用；

S2、向反應(yīng)釜內(nèi)加入純水和沉淀劑溶液作為底液，50～60℃下攪拌，再將所述鈷鋁溶液和所述沉淀劑溶液同時加入到反應(yīng)釜中，進(jìn)行沉淀反應(yīng)，調(diào)整所述沉淀劑溶液流量，控制反應(yīng)pH為7.0～7.3，每間隔反應(yīng)4～8h調(diào)整一次所述鈷流量，每次調(diào)整量為40～60L/h，直至得到目標(biāo)粒度的漿料晶種；

S3、將所述漿料晶種進(jìn)行沉淀得到沉淀漿料，向所述沉淀漿料中同時加入所述鈷鋁溶液和所述沉淀劑溶液繼續(xù)進(jìn)行沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)pH為7.3～7.5，調(diào)整所述沉淀劑溶液流量，每間隔12～16h調(diào)整一次所述鈷鋁溶液流量，每次調(diào)整量為40～60L/h，直至得到目標(biāo)粒度的漿料成品；

S4、對所述漿料成品進(jìn)行離心、洗滌、脫水，得到濕料成品；

S5、將所述濕料成品先在輥道窯內(nèi)低溫煅燒兩次，得到摻鋁四氧化三鈷半成品；

S6、將所述摻鋁四氧化三鈷半成品在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫煅燒，得到摻鋁四氧化三鈷。

優(yōu)選的，所述S5中的低溫煅燒條件為：150℃～250℃下，煅燒4～6h；再在350℃～450℃下，煅燒6～8h，得到摻鋁四氧化三鈷半成品。