[發明專利]一種摻鋁四氧化三鈷的制備方法

有效

• 申請號: 202011283268.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112390297B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 許開華;李炳忠;戴熹;馬興興
• 申請（專利權）人: 格林美（江蘇）鈷業股份有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 范威

本發明公開了一種摻鋁四氧化三鈷的制備方法，包括以下步驟：①配制一定濃度的鋁鈷混合溶液、沉淀劑溶液、絡合劑溶液；②將鋁鈷混合溶液、沉淀劑溶液、絡合劑溶液以并流的方式連續加入到反應釜中，控制反應體系的pH值和反應溫度；③從溢流開始后，每1～2小時測定母液比重，通過補入純水的方式控制母液比重在1～1.1之間；④當摻鋁四氧化三鈷的粒徑D50為達到3～5um時，停止反應，進行離心洗滌、烘干、煅燒。本發明的制備方法將反應體系中母液比重控制在一定合理范圍內，維持了體系中溶液的粘度和共沉淀反應的平衡，促進了摻鋁四氧化三鈷濕法沉淀體系穩定性，獲得了高品質的摻鋁四氧化三鈷產品。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料領域，具體涉及一種摻鋁四氧化三鈷的制備方法。

背景技術

從1990年索尼公司首次產業化真正意義上的鋰離子電池，鈷酸鋰材料由于其工作電壓高、充放電結構穩定、比能量高、循環穩定性好、環境友好等優點，被大量應用于智能手機、平板電腦、無人機等產品。然而當鈷酸鋰充電時脫出超過50％以上的鋰時，會發生不可逆相變而影響循環性能和安全性能。目前主要采取的方法之一是摻雜鋁元素，利用鋁元素在充放電過程中的穩定性來穩定鈷酸鋰的結構。

在濕法摻鋁四氧化三鈷合成工藝中，由于鋁元素的溶度積常數遠小于鈷元素的溶度積常數，因此往往容易鋁元素摻雜不均勻的情況。在這種情況下，維持反應條件穩定和平衡尤其重要。一旦出現某個反應條件的變化，鋁元素的分布會隨之發生變化，嚴重時造成鋁沉淀的偏析。其中反應母液的比重是影響共沉淀反應的重要影響因素，隨著反應時間的延長和固含量的提高，母液比重會隨之提高。比重的提高影響了母液的粘度，從而影響了顆粒間的分散和碰撞，造成共沉淀反應的失衡。公開號為CN107611423A的專利公開了一種鎳鈷錳三元前驅體的制備方法，關注到溶液粘度的影響，然而其僅控制原料液的粘度在0-500cp之間，并未過多關注反應體系中母液比重的影響。

本發明提供的一種提高摻鋁四氧化三鈷濕法沉淀體系穩定性的方法，將反應體系中母液比重控制在一定合理范圍內，維持了體系中溶液的粘度和共沉淀反應的平衡，促進了摻鋁四氧化三鈷濕法沉淀體系穩定性，獲得了高品質的摻鋁四氧化三鈷產品。

發明內容

⑴、本發明要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種摻鋁四氧化三鈷的制備方法，通過其應用以解決濕法摻鋁四鈷工藝穩定性較差的問題。

⑵、所采用的技術方案

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種摻鋁四氧化三鈷的制備方法，包括以下步驟：

①配制一定濃度的鋁鈷混合溶液、沉淀劑溶液、絡合劑溶液；

②將步驟①配制的鋁鈷混合溶液、沉淀劑溶液、絡合劑溶液以并流的方式連續加入到反應釜中，控制反應體系的pH值和反應溫度；

③發生溢流時，將反應釜中溢流出的反應液分離出清液和沉淀，將清液排出并將沉淀再次返回至反應釜中繼續反應。從溢流開始后，每1～2小時測定母液比重，通過補入純水的方式控制母液比重在1～1.1之間；

④當摻鋁四氧化三鈷的粒徑D50達到3um～5um時，停止反應，進行離心洗滌、烘干、煅燒。

進一步地，所述鋁鈷混合溶液中鈷溶液為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷溶液中的一種或多種的混合液，鋁溶液為氯化鋁、硝酸鋁中的一種或多種的混合液，鋁鈷質量比為1:(180～72)。

進一步地，所述鈷鋁原料混合液為鈷濃度為1mol/L～2mol/L的鈷鹽溶液與濃度為0.02mol/L～0.1mol/L的鋁鹽溶液。

進一步地，所述沉淀劑溶液為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或多種溶液的混合液；所述絡合劑溶液為EDTA、檸檬酸、氨水中的一種。