[發(fā)明專利]一種鈷酸鋰及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112174218B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 馬躍飛;詹威;李權;范勇
• 申請（專利權）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;C01G51/00;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 方惠春

1.一種鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、將鈷金屬單質和/或鈷金屬氧化物、摻雜劑、氧化劑Ⅰ、水、導電金屬鹽和任選的含氨溶液混合進行化學腐蝕結晶反應，通過控制氧化劑Ⅰ、水、導電金屬鹽溶液和含氨溶液的加入量及加入速率以將反應體系的氧化還原電位ORP值控制在100mv以下、絡合劑濃度控制在0.1~20g/L、電導率控制在100uS/cm以上，使得鈷金屬單質和/或鈷金屬氧化物以及摻雜劑轉化為相應的金屬氫氧化物，反應結束后將所得反應產物進行磁選得到磁性顆粒和漿料；

S2、將所述漿料在氧化劑Ⅱ和催化劑的存在下采用堿液進行陳化堿洗以去除漿料中的游離陰離子，陳化堿洗合格后進行固液分離得到固體顆粒和濾液，之后將所述固體顆粒洗滌干燥后得到游離陰離子含量為100ppm以下的含鈷前驅體，再將所述含鈷前驅體與鋰源混合后煅燒，得到鈷酸鋰；所述催化劑為四氧化三鈷和/或三氧化鈷。

2.根據權利要求1所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，所述鈷金屬單質和/或鈷金屬氧化物與摻雜劑的用量使得鈷金屬元素與摻雜金屬元素的摩爾比為1:(0.001~0.05)；所述摻雜劑選自錳、鋁、鋯、鎢、鎂、鈦、鉭、鈮、鍶和釔中的至少一種金屬和/或金屬氧化物。

3.根據權利要求1所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述氧化劑Ⅰ選自硝酸、氧氣、空氣、氯酸鈉、高鈷酸鉀和雙氧水中的至少一種；所述導電金屬鹽選自鈉和/或鋰的硫酸鹽、氯化鹽和硝酸鹽中的至少一種；所述含氨溶液選自氨水、硫酸銨、氯化銨、乙二胺四乙酸和硝酸銨中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述化學腐蝕結晶反應的條件包括攪拌輸入功率為0.1~1.0kw/m²·h，反應體系中金屬離子濃度為1~30g/L，絡合劑濃度為0.1~20g/L，pH值為6~12，反應溫度為20~90℃，反應時間為10~150h，料漿固含量為10~1000g/L；所述磁選的強度為100~5000Gas。

5.根據權利要求1~4中任意一項所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述氧化劑Ⅱ選自雙氧水、空氣和氧氣中的至少一種；所述氧化劑Ⅱ的加入量為理論消耗量的1~6倍；所述堿液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的至少一種；所述堿液的濃度為5~200g/L；所述催化劑的加入量為料漿中含鈷氫氧化物總質量的1%~20%；所述陳化堿洗的時間為1~20h。

6.根據權利要求1~4中任意一項所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，該方法還包括將磁性顆粒、濾液和洗滌水均返回至化學腐蝕結晶反應體系中，補充結晶過程中消耗的水。

7.根據權利要求1~4中任意一項所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，所述含鈷前驅體與鋰源的Li/Mn摩爾比為(0.9~1.3):1；所述鋰源選自氫氧化鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰和碳酸氫鋰中的至少一種。

8.根據權利要求1~4中任意一項所述的鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，所述煅燒的條件包括溫度為600~1100℃，時間為5~40h，煅燒氣氛為空氣氣氛或氧氣氣氛。

9.由權利要求1~8中任意一項所述的方法制備得到的鈷酸鋰。

10.權利要求9所述的鈷酸鋰作為鋰離子電池正極材料的應用。