[发明专利]一种掺杂锆的氧化钴的制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂锆的氧化钴的制备方法，该方法为向反应釜中加入反应底液并加热，再向所述反应底液中并流加入含锆钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂，并控制反应体系的pH值，之后，搅拌至反应完全，获得含锆氢氧化钴浆料，之后，将含锆氢氧化钴浆料依次进行陈化、过滤、洗涤、烘干以及除铁，获得含锆氢氧化钴粉末，将含锆氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂锆的氧化钴，这样，本发明通过在氧化钴中掺杂锆在降低成本的同时，提高了氧化钴作为电池材料的循环性能。

技术领域

本发明属于氧化钴的制备技术领域，具体涉及一种掺杂锆的氧化钴的制备方法。

背景技术

3C电子产品要求轻便、小巧，相应的电池需要具备高能量密度。而钴酸锂作为现在最主要的3C电子产品用正极材料，其能量密度在一定程度上决定了锂离子电池的能量密度。高电压钴酸锂具有高克容量和高电压的特性，相比常规钴酸锂具有更高的能量密度，是未来钴酸锂研究开发的主要方向。高电压钴酸锂是在钴酸锂中掺入某些金属元素，提高钴酸锂在高电压下的晶体结构稳定性，因而掺杂后的钴酸锂在高电压下具有高的比容量和良好的循环性能。

但是，现有技术以包覆方式掺杂的四氧化三钴来制备高电压钴酸锂，会形成内部无掺杂元素的钴酸锂，在高电压下内部晶体结构容易坍塌，导致容量衰减较快，并且，利用该方法掺杂的元素不易进入四氧化三钴的晶格中，很大一部分掺杂元素是以混合物的方式存在于四氧化三钴粉末中，影响电池充放电性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种掺杂锆的氧化钴的制备方法。

本发明提供一种掺杂锆的氧化钴的制备方法，其方法通过以下步骤实施：

步骤1，向反应釜中加入反应底液并加热至50～80℃，调节并控制反应体系的pH值为9.0～11.0，在搅拌作用下向所述反应底液中并流加入含锆钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂，并控制加入所述含锆钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂的体积流量，获得含锆氢氧化钴浆料；

步骤2，将所述步骤1获得的含锆氢氧化钴浆料依次进行陈化、过滤、洗涤、烘干以及除铁，获得含锆氢氧化钴粉末；

步骤3，将所述步骤2获得的含锆氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂锆的氧化钴。

上述方案中，所述步骤1的搅拌反应的搅拌强度为200～400r/min，搅拌时间为10～40h。

上述方案中，所述步骤1中反应底液为氨水、乙二胺四乙酸、酒石酸或柠檬酸中的至少一种。

上述方案中，所述步骤1中含锆钴盐溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液或者醋酸钴溶液中的至少一种。

上述方案中，所述含锆钴盐溶液中钴离子的浓度为80～150g/L，锆元素含量为0.5～1.2g/L，添加剂的浓度为1～5g/L。

上述方案中，所述反应底液的浓度为0.1～1g/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为100～400g/L。

上述方案中，所述步骤1中含锆钴盐溶液与氢氧化钠溶液的体积流量比为1:0.5～1.5，氧化剂的体积流量为10～30m³/h。

上述方案中，所述步骤2中对含锆氢氧化钴浆料进行洗涤采用的洗涤液为去离子水，洗涤液的用量为10～50L/kg，洗涤液的温度为80～90℃。

上述方案中，所述步骤3将获得的所述含锆氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，具体为，将焙烧温度分为5～12段对所述含锆氢氧化钴粉末进行煅烧，所述焙烧温度为500～800℃。