[發(fā)明專利]一種層狀四氧化三鈷材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111609616.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN114249355B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝文彬;范勇;張見;曾雷英;洪敏強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C01G51/04
• 分類號(hào): C01G51/04
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 彭輝劍;饒婕

1.一種層狀四氧化三鈷材料，其特征在于，包括多個(gè)疏松層及多個(gè)致密層，所述疏松層與所述致密層由內(nèi)到外交疊設(shè)置，所述疏松層位于中心，所述致密層位于最外層，所述疏松層的密度小于所述致密層的密度；所述層狀四氧化三鈷材料由內(nèi)到外依次包括第一疏松層、第一致密層、第二疏松層和第二致密層，所述第一疏松層的厚度為2~4?μm，孔隙率為10%~35%，真密度為5.94~6.0?g/cm³；第一致密層的厚度為1~3?μm，孔隙率為0.8%~4%，真密度為6.05~6.09?g/cm³；第二疏松層的厚度為0.1~0.5?μm，孔隙率為8%~20%，真密度為6.01~6.04g/cm³；第二致密層的厚度為2~5?μm，孔隙率為1%~5%，真密度為6.04~6.07?g/cm³。

2.一種如權(quán)利要求1所述的層狀四氧化三鈷材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：向反應(yīng)釜中加入水作為底液，并投入200?kg碳酸鈷作為晶種，晶種粒度為8~14μm，調(diào)節(jié)pH為7.5-8.5；將鈷鹽溶液、可溶性金屬鹽溶液和沉淀劑溶液并流加入反應(yīng)釜中，所述鈷鹽溶液、沉淀劑溶液和可溶性金屬鹽溶液的進(jìn)料流量比為（10-20）:（20-32）:1；其中，初始鈷鹽溶液的進(jìn)料流量為25~30?g/L，5~25h后，鈷鹽溶液的進(jìn)料流量調(diào)整為5~25?g/L，15~40h后，鈷鹽溶液的進(jìn)料流量調(diào)整為65g/L；同時(shí)，沉淀劑溶液和可溶性金屬鹽溶液的進(jìn)料流量按比例進(jìn)行調(diào)整；

S2：將上述S1中共沉淀反應(yīng)完成后得到的產(chǎn)物進(jìn)行陳化、過濾、洗滌；

S3：將S2中得到的產(chǎn)物在氣氛下進(jìn)行煅燒，所述煅燒過程包括烘干段：溫度為150~200℃；熱解段：溫度為200~300℃；高溫氧化結(jié)晶段：溫度為350~750℃，煅燒后即得所述層狀四氧化三鈷材料。

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽為硝酸鈷、硫酸鈷或氯化鈷中的至少一種；所述可溶性金屬鹽為鎳鹽、錳鹽、鋁鹽、鎂鹽、鈣鹽、鋯鹽或釔鹽的至少一種；所述沉淀劑為碳酸氫銨、氨水或尿素中的至少一種。

4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽溶液、可溶性金屬鹽溶液和沉淀劑溶液的濃度分別為110~150?g/L、20~40?g/L和140~200?g/L。

5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，S1中所述共沉淀反應(yīng)的溫度為45~55℃，沉淀時(shí)間為85-105h；S2中所述陳化的時(shí)間為2h。

6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，S3中所述烘干段和熱解段的氣氛為氮?dú)饣蚝猓凰龈邷匮趸Y(jié)晶段的氣氛為空氣或氧氣。

7.一種如權(quán)利要求1所述層狀四氧化三鈷材料在制備鋰離子電池中的應(yīng)用。