[发明专利]一种掺铝四氧化三钴的制备方法

说明书

本发明公开了一种掺铝四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：①配制一定浓度的铝钴混合溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液；②将铝钴混合溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液以并流的方式连续加入到反应釜中，控制反应体系的pH值和反应温度；③从溢流开始后，每1～2小时测定母液比重，通过补入纯水的方式控制母液比重在1～1.1之间；④当掺铝四氧化三钴的粒径D50为达到3～5um时，停止反应，进行离心洗涤、烘干、煅烧。本发明的制备方法将反应体系中母液比重控制在一定合理范围内，维持了体系中溶液的粘度和共沉淀反应的平衡，促进了掺铝四氧化三钴湿法沉淀体系稳定性，获得了高品质的掺铝四氧化三钴产品。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种掺铝四氧化三钴的制备方法。

背景技术

从1990年索尼公司首次产业化真正意义上的锂离子电池，钴酸锂材料由于其工作电压高、充放电结构稳定、比能量高、循环稳定性好、环境友好等优点，被大量应用于智能手机、平板电脑、无人机等产品。然而当钴酸锂充电时脱出超过50％以上的锂时，会发生不可逆相变而影响循环性能和安全性能。目前主要采取的方法之一是掺杂铝元素，利用铝元素在充放电过程中的稳定性来稳定钴酸锂的结构。

在湿法掺铝四氧化三钴合成工艺中，由于铝元素的溶度积常数远小于钴元素的溶度积常数，因此往往容易铝元素掺杂不均匀的情况。在这种情况下，维持反应条件稳定和平衡尤其重要。一旦出现某个反应条件的变化，铝元素的分布会随之发生变化，严重时造成铝沉淀的偏析。其中反应母液的比重是影响共沉淀反应的重要影响因素，随着反应时间的延长和固含量的提高，母液比重会随之提高。比重的提高影响了母液的粘度，从而影响了颗粒间的分散和碰撞，造成共沉淀反应的失衡。公开号为CN107611423A的专利公开了一种镍钴锰三元前驱体的制备方法，关注到溶液粘度的影响，然而其仅控制原料液的粘度在0-500cp之间，并未过多关注反应体系中母液比重的影响。

本发明提供的一种提高掺铝四氧化三钴湿法沉淀体系稳定性的方法，将反应体系中母液比重控制在一定合理范围内，维持了体系中溶液的粘度和共沉淀反应的平衡，促进了掺铝四氧化三钴湿法沉淀体系稳定性，获得了高品质的掺铝四氧化三钴产品。

发明内容

⑴、本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种掺铝四氧化三钴的制备方法，通过其应用以解决湿法掺铝四钴工艺稳定性较差的问题。

⑵、所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种掺铝四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：

①配制一定浓度的铝钴混合溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液；

②将步骤①配制的铝钴混合溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液以并流的方式连续加入到反应釜中，控制反应体系的pH值和反应温度；

③发生溢流时，将反应釜中溢流出的反应液分离出清液和沉淀，将清液排出并将沉淀再次返回至反应釜中继续反应。从溢流开始后，每1～2小时测定母液比重，通过补入纯水的方式控制母液比重在1～1.1之间；

④当掺铝四氧化三钴的粒径D50达到3um～5um时，停止反应，进行离心洗涤、烘干、煅烧。

进一步地，所述铝钴混合溶液中钴溶液为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴溶液中的一种或多种的混合液，铝溶液为氯化铝、硝酸铝中的一种或多种的混合液，铝钴质量比为1:(180～72)。

进一步地，所述钴铝原料混合液为钴浓度为1mol/L～2mol/L的钴盐溶液与浓度为0.02mol/L～0.1mol/L的铝盐溶液。

进一步地，所述沉淀剂溶液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种溶液的混合液；所述络合剂溶液为EDTA、柠檬酸、氨水中的一种。