CN112390297A - 一种掺铝四氧化三钴的制备方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种掺铝四氧化三钴的制备方法
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。
进一步地，所述沉淀剂溶液的浓度为5mol/L～10mol/L，所述络合剂溶液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
进一步地，反应体系的pH值为9～11，反应温度为50℃～80℃。
进一步地，所述四氧化三钴的煅烧温度为600℃～800℃，煅烧时间为4h～6h。
⑶、有益效果
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具有以下优势：1.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，可以避免由于母液比重过大而影响颗粒分散和生长的情况。2.母液比重增大的一个重要原因是由于体系中其他易溶离子如钠离子、氯离子的存在，降低母液比重的同时，一定程度上也加快了这些溶解离子的排出，避免最终成品中杂质离子含量过高的情况，保证了产品的主成分含量。
附图说明
图1为本发明的掺铝四氧化三钴的电镜图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。
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。
实施例1
①配制浓度为2mol/L的氯化钴溶液与浓度为0.04mol/L的氯化铝溶液、8mol/L氢氧化钠溶液、0.5mol/L氨水溶液；②将铝钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水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为9.5-10.5，温度为50℃；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；从溢流后开始，每2小时测定母液比重，通过补水的方式控制母液的比重为1.03±0.01；④当掺铝四氧化三钴的粒径D50达到3.5um后，停止反应，进行离心洗涤、烘干、600℃煅烧5h。得到的掺铝四氧化三钴如图1所示。
实施例2
①配制浓度为1mol/L的氯化钴溶液与浓度为0.1mol/L的氯化铝溶液、10mol/L氢氧化钠溶液、1mol/L氨水溶液；②将铝钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水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为9.5-10.5，温度为80℃；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；从溢流后开始，每2小时测定母液比重，通过补水的方式控制母液的比重为1.08±0.01；④当掺铝四氧化三钴的粒径D50达到5um后，停止反应，进行离心洗涤、烘干、800℃煅烧4h。
实施例3
①配制浓度为1.5mol/L的氯化钴溶液与浓度为0.02mol/L的氯化铝溶液、5mol/L氢氧化钠溶液、2mol/L氨水溶液；②将铝钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水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为9.5-10.5，温度为60℃；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；从溢流后开始，每1小时测定母液比重，通过补水的方式控制母液的比重为1.06±0.01；④当掺铝四氧化三钴的粒径D50达到4um后，停止反应，进行离心洗涤、烘干、700℃煅烧6h。
表1为上述实施例中掺铝四氧化三钴的物理性能
Figure BDA0002781504900000051
Figure BDA0002781504900000061
所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性。

Claims (7)

1.一种掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①配制铝钴混合溶液、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值为9～11，反应温度为50℃～80℃；
③从溢流后开始，每1～2小时测定反应体系的母液比重，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。
2.根据权利要求1所述的掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，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)。
3.根据权利要求1所述的掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述钴铝混合液中钴浓度为1mol/L～2mol/L，铝浓度为0.02mol/L～0.1mol/L。
4.根据权利要求1所述的掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求1所述的掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述络合剂溶液为EDTA、柠檬酸、氨水中的一种。
6.根据权利要求1所述的掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液的浓度为5mol/L～10mol/L，所述络合剂溶液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
7.根据权利要求1所述的掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述四氧化三钴的煅烧温度为600℃～800℃，煅烧时间为4h～6h。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113213550A (zh) * 2021-05-08 2021-08-06 荆门市格林美新材料有限公司 一种4.5v钴酸锂用掺铝四氧化三钴的制备方法
CN114873652A (zh) * 2022-06-02 2022-08-09 兰州理工大学 一种高振实密度钴氧化物的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279771A (zh) * 2008-05-29 2008-10-08 金川集团有限公司 一种掺杂四氧化三钴的制备方法
CN103272549A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 南通瑞翔新材料有限公司 一种四氧化三钴沉淀反应釜的温控装置
CN108217753A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 天津国安盟固利新材料科技股份有限公司 一种梯度掺杂四氧化三钴材料及其制备方法
CN108373175A (zh) * 2018-01-23 2018-08-07 湖南雅城新材料有限公司 铝掺杂四氧化三钴及其制备方法和应用
CN109354075A (zh) * 2018-09-30 2019-02-19 衢州华友钴新材料有限公司 一种小粒径均匀掺铝球形四氧化三钴的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279771A (zh) * 2008-05-29 2008-10-08 金川集团有限公司 一种掺杂四氧化三钴的制备方法
CN103272549A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 南通瑞翔新材料有限公司 一种四氧化三钴沉淀反应釜的温控装置
CN108217753A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 天津国安盟固利新材料科技股份有限公司 一种梯度掺杂四氧化三钴材料及其制备方法
CN108373175A (zh) * 2018-01-23 2018-08-07 湖南雅城新材料有限公司 铝掺杂四氧化三钴及其制备方法和应用
CN109354075A (zh) * 2018-09-30 2019-02-19 衢州华友钴新材料有限公司 一种小粒径均匀掺铝球形四氧化三钴的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113213550A (zh) * 2021-05-08 2021-08-06 荆门市格林美新材料有限公司 一种4.5v钴酸锂用掺铝四氧化三钴的制备方法
CN114873652A (zh) * 2022-06-02 2022-08-09 兰州理工大学 一种高振实密度钴氧化物的制备方法

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