[發(fā)明專利]一種摻雜型大顆粒碳酸鈷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110712985.0
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113307308B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳滔;陳九華;胡進(jìn);楊志
• 申請（專利權(quán)）人: 巴斯夫杉杉電池材料有限公司
• 主分類號: C01G51/06
• 分類號: C01G51/06
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

1.一種摻雜型大顆粒碳酸鈷，其特征在于，所述大顆粒碳酸鈷摻雜金屬元素，分子式為(1-t)[CoCO3]·t[CoxMyCO3?(OH)z·nH2?0]，M為Al；其中，0＜t≤0?.5，0＜x≤9，0?.4＜y≤5，2x+my＝2+z，m為摻雜元素M的化合價，n為1至10之間的整數(shù)；

所述大顆粒碳酸鈷一次顆粒形貌為錐形，一次顆粒組成球形的二次顆粒；所述二次顆粒粒度分布的范圍為0?.3≤(D90-D10)/D50≤0?.5，D50＝18-20μm。

2.如權(quán)利要求1所述的摻雜型大顆粒碳酸鈷，其特征在于，所述大顆粒碳酸鈷的二次顆粒粒度分布的范圍為D10≥10μm，D90≤25μm，振實密度為1?.6～2?.2g/cm?³。

3.如權(quán)利要求1所述的摻雜型大顆粒碳酸鈷，其特征在于，所述大顆粒碳酸鈷的晶體結(jié)構(gòu)經(jīng)XRD表征，012峰和104峰的強(qiáng)度比為0?.25～0?.4，半峰寬之比為0?.9～1?.2。

4.一種摻雜型大顆粒碳酸鈷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1?.造核：

配置含可溶性鋁鹽和可溶性鈷鹽的金屬鹽溶液，以碳酸氫銨溶液作為底液，加熱，通入金屬鹽溶液和碳酸氫銨溶液進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)碳酸鈷的粒度D50達(dá)到4～5μm時完成造核；

S2?.濃縮：

在反應(yīng)釜中進(jìn)行濃縮，按照鈷銨的摩爾比為0?.3～0?.4持續(xù)通入金屬鹽溶液和碳酸氫銨溶液，隨著反應(yīng)進(jìn)行固含量升高，相應(yīng)地提高金屬鹽溶液和碳酸氫銨溶液的流量，控制碳酸鈷顆粒的平均漲速，得到粒度D50為9～10μm的晶種；所述反應(yīng)釜中的攪拌轉(zhuǎn)速為200～250rpm，反應(yīng)過程中控制溫度為40～50℃；

所述控制碳酸鈷顆粒的平均漲速，具體包括以下步驟：

1)當(dāng)釜內(nèi)固含量小于300g/L，金屬鹽溶液流量維持在200～300ml/min，將平均粒度D50漲速控制為0?.12～0?.14μm/h；

2)當(dāng)釜內(nèi)固含量達(dá)到300g/L，金屬鹽溶液流量提高至400～500ml/min，將平均粒度D50漲速控制為0?.1～0?.12μm/h；

3)當(dāng)釜內(nèi)固含量達(dá)到450g/L以上，金屬鹽溶液流量提高至500～600ml/min，將平均粒度D50漲速控制為0?.08～0?.10μm/h，反應(yīng)至固含量達(dá)到550～600g/L，粒度D50達(dá)到9～10μm；

S3?.生長釜內(nèi)生長：

將晶種轉(zhuǎn)移至生長釜，按照鈷銨的摩爾比為0?.3～0?.4通入金屬鹽溶液和碳酸氫銨溶液進(jìn)行反應(yīng)，然后停止進(jìn)料及加熱攪拌，靜置后排出部分上清液，補(bǔ)加碳酸氫銨溶液控制溶液中銨根濃度，繼續(xù)通入金屬鹽溶液和碳酸氫銨溶液，循環(huán)進(jìn)行以上步驟直至晶種粒度D50達(dá)到13～14μm；?所述生長釜中的攪拌轉(zhuǎn)速為100～150rpm，反應(yīng)過程中控制溫度為45～55℃；

所述生長釜內(nèi)的生長過程如下：

A、當(dāng)釜內(nèi)固含量小于450g/L，金屬鹽的流量維持在400～500ml/min，控制平均粒度D50漲速為0?.1～0?.12μm/h進(jìn)行多次結(jié)晶生長，每次結(jié)晶生長3～4h后，停止進(jìn)料和加熱攪拌，靜置后排出部分上清液，重新開啟進(jìn)料和加熱攪拌，補(bǔ)加碳酸氫銨溶液直到銨根濃度達(dá)到15?～30g/L；

B、當(dāng)釜內(nèi)固含量達(dá)到450g/L以上，金屬鹽的流量提高至500～600ml/min，控制平均粒度D50漲速為0?.08～0?.10μm/h進(jìn)行多次結(jié)晶生長，每次結(jié)晶生長3～4h后，停止進(jìn)料和加熱攪拌，靜置后排出部分上清液，重新開啟進(jìn)料和加熱攪拌，補(bǔ)加碳酸氫銨溶液直到銨根濃度達(dá)到15～30g/L，直至釜內(nèi)固含量達(dá)到550～600g/L，碳酸鈷顆粒的粒度D50達(dá)到13～14μm；

S4?.晶種分釜生長：

分釜進(jìn)行生長，得到粒度D50為19～20μm的摻雜型碳酸鈷大顆粒。