CN113845157B - 镁掺杂钴液和镍钴锰三元前驱体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及锂离子电池电极材料技术领域，提供了一种镁掺杂钴液的制备方法，先将P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相进行萃取处理，得到含钴镁的第一P507有机相，然后对第一P507有机相进行第一镁反萃处理，以除去第一P507有机相中大部分的杂质镁，得到含钴且残留部分镁的第二P507有机相，最后先对第二P507有机相中残留的部分镁进行镁反萃处理，后对第二P507有机相进行钴反萃处理，可得到不同镁掺杂的镁掺杂钴液。本申请提供的镁掺杂钴液可以作为镍钴锰三元前驱体的原料，可以制备得到不同镁掺杂量的镍钴锰三元前驱体，从而能够实现在生产过程中有效利用钴矿中的杂质镁，节约了生产成本。

Description

镁掺杂钴液和镍钴锰三元前驱体的制备方法
技术领域
本申请属于锂离子电池电极材料技术领域，尤其涉及一种镁掺杂钴液和镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法。
背景技术
镍钴锰三元前驱体由于具有容量高、寿命长、价格低等优点，可以作为制备锂电池正极材料的前端原料，镍钴锰三元前驱体的性能指标会影响正极材料的理化性能，进而对锂电池的电化学性能产生影响。
掺杂改性作为一种简单并且有效地提升材料电化学性能的手段，通过适当掺杂可以提高材料的电导率，从而提高锂电池的锂离子的迁移速率，可以有效改善锂电池的综合性能。
目前，镁掺杂的镍钴锰三元前驱体的生产方法主要是在配料阶段向溶液中直接加入镁盐，以达到掺杂的目的。然而，直接通过加入镁盐的方式，不仅增加了配料种类，同时提高了生产成本。
发明内容
本申请的目的在于提供一种镁掺杂钴液和镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，旨在解决现有的镁掺杂的镍钴锰三元前驱体的制备方法存在不仅增加了配料种类，还提高了生产成本的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种镁掺杂钴液的制备方法，所述制备方法包括：
将P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相进行萃取处理，获得含钴镁的第一P507有机相；
对所述第一P507有机相进行第一镁反萃处理，获得含钴且残留镁的第二P507有机相；
对所述第二P507有机相分别进行第二镁反萃处理和钴反萃处理，获得镁掺杂钴液。
第二方面，本申请提供一种镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，所述制备方法包括：
按照镍钴锰三元材料的化学计量比，将本申请镁掺杂钴液与镍源、锰源进行混合处理，得到镍钴锰混合溶液；
将所述镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。
第三方面，本申请提供一种镍钴锰三元前驱体，其由上述的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法制备得到。
第四方面，本申请提供一种镍钴锰三元材料，其由上述的镍钴锰三元前驱体烧结形成。
本申请第一方面提供的镁掺杂钴液的制备方法，先将P507萃取剂和皂化剂进行皂化反应，将得到的皂化后的P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相进行萃取处理，得到含钴镁的第一P507有机相，然后对第一P507有机相进行第一镁反萃处理，以除去第一P507有机相中大部分的杂质镁，得到含钴且残留部分镁的第二P507有机相，最后先对第二P507有机相中残留的部分镁进行镁反萃处理，后对第二P507有机相进行钴反萃处理，可得到镁掺杂钴液。可以通过控制第一镁反萃处理阶段中的洗镁酸的浓度或洗镁酸的流速去控制除去第一P507有机相中的杂质镁，以达到调控镁掺杂钴液中的镁的浓度，从而可以得到不同镁掺杂钴液。此外，本申请提供的镁掺杂钴液可以作为镍钴锰三元前驱体制备过程中配料的原料，从而可以制备得到不同镁掺杂量的镍钴锰三元前驱体，能够实现在生产过程中有效利用钴矿中的杂质镁，节约了生产成本。
本申请第二方面提供的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，先将镁掺杂钴液与镍源、锰源进行混合处理，然后将得到的镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行混合处理，并进行沉淀反应，可以生成均匀、稳定的镁掺杂的镍钴锰三元前驱体；本申请通过以镁掺杂钴液作为镁掺杂镍钴锰三元前驱体的源料达到镍钴锰三元前驱体的镁掺杂的效果，不需要在配料阶段加入镁盐进行掺杂，降低了生成成本。
本申请第三方面提供的镍钴锰三元前驱体，为上述制备方法制备得到的镁掺杂镍钴锰三元前驱体，由于是由镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行共沉淀反应得到，使得镁掺杂的镍钴锰三元前驱体具有优异的稳定性和均一性。
本申请第四方面提供的镍钴锰三元材料，由上述的兼具稳定性和均一性的镁掺的镍钴锰三元前驱体烧结形成，使其在用于电极材料时，可以改善电池的电化学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的镁掺杂钴液的制备方法的制备流程图；
图2是本申请实施例提供的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法的制备流程图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种镁掺杂钴液的制备方法，该制备方法包括：
S11：将P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相进行萃取处理，获得含钴镁的第一P507有机相；
S12：对第一P507有机相进行第一镁反萃处理，获得含钴且残留镁的第二P507有机相；
S13：对第二P507有机相分别进行第二镁反萃处理和钴反萃处理，获得镁掺杂钴液。
本申请实施例提供的镁掺杂钴液的制备方法，先用P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相进行萃取处理，以将P204有机相处理后的含钴水相中的钴和镁萃入有机层中，得到含钴镁的第一P507有机相；接着利用反镁酸对第一P507有机相进行第一镁反萃处理，以达到除去第一P507有机相中的大部分杂质镁的目的，得到含钴且残留小部分镁的第二P507有机相，通过控制第一镁反萃处理中的洗镁酸的浓度或洗镁酸的流速可以去控制除去第一P507有机相中的杂质镁的量，以达到调控镁掺杂钴液中的镁的浓度；最后利用反钴酸先对第二P507有机相中残留的镁进行第二镁反萃处理，后对第二P507有机相进行钴反萃处理，可以得到镁掺杂钴液。本实施例制备得到的镁掺杂钴液可以作为镍钴锰三元前驱体制备过程中配料的原料，镁掺杂钴液中的镁杂质可以用作镍钴锰三元前驱体的镁掺杂，无需在镍钴锰三元前驱体生产过程中添加镁盐作为原料以达到镁掺杂的目的，都能够实现制备不同镁掺杂量的镍钴锰三元前驱体，充分利用了生产过程中钴矿或钴况中间品中的杂质镁，从而在减少了配料种类的同时降低了生产成本。
在步骤S11中，根据P507有机相与P204有机相各自的萃取特性，利用P507有机相将P204有机相处理后的含钴水相中的钴离子、镁离子等进行萃取至P507有机相中。
其中，P204有机相处理后的含钴水相为钴矿或氢氧化钴中间品经过分解浸出、除铜、除铁处理后，转入P204萃取剂(二(2-乙基己基)磷酸酯)萃取处理得到的P204料液，P204萃取处理可以将钴盐中除镁以外的的杂质(主要包括Fe、Zn、Ca、Al、Cu、Mn)控制在一定范围之内。即P204有机相处理后的含钴水相具体为P204有机相把含有很多杂质种类的钴矿或氢氧化钴中间品中的除镁以外的杂质萃取掉，留下含镁杂质的钴液，即留下镁杂质的含钴水相。
实施例中，P204有机相处理后的含钴水相是以2000-8000L/h的流速与P507有机相混合处理。在混合处理中，P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相中的金属元素进行选择性吸附，如将钴和镁萃入P507有机层中，使得钴和镁离子与P204有机相中的其他金属元素等分离，获得含钴镁的第一P507有机相。
实施例中，步骤S11中的P507有机相为皂化改性的皂化P507有机相，如将P507萃取剂与皂化剂进行皂化反应后的皂化P507有机相。以皂化P507有机相作为萃取剂，可以增强P507萃取剂的萃取效果，提高从P204有机相中萃取分离钴离子、镁离子的效果。
实施例中，在皂化反应过程中，P507萃取剂与皂化剂是以持续加料的方式进行混合，并将皂化率控制在40-60％，其中，P507萃取剂的流速为8000-15000L/h，皂化剂的流速为600-1200L/h。具体的，P507萃取剂的流速可以为但不限于8000L/h，10000L/h，12000L/h以及15000L/h；皂化剂的流速可以为但不限于600L/h，800L/h，1000L/h以及1200L/h；皂化率可以为但不限于40％，45％，50％，55％以及60％。该皂化处理，可以提高P507的皂化效率，并能够有效控制P507萃取剂的皂化率，以提高皂化P507萃取剂对钴镁离子的萃取效果。
但P507萃取剂的皂化率过高，不利于后续P204有机相中的钴和镁萃取处理后的水相和有机相的分相，通过将P507萃取剂和皂化剂的流速控制在合适范围内，可以将P507萃取剂的皂化率控制在合适的范围内，进而提升后续P204有机相中的钴和镁的萃取效果。
在可选的实施例中，皂化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水以及碳酸氢铵中的至少一种碱性溶液。具体皂化剂可以为氢氧化钠，还可以为氢氧化钾，还可以氨水。
在步骤S12中，对第一P507有机相进行第一镁反萃处理是为了降低第一P507有机相中萃取的镁离子含量，也即是降低第一P507有机相镁离子的含量。
实施例中，对第一P507有机相进行第一镁反萃处理的方法包括：向第一P507有机相加入第一反镁酸进行第一镁反萃处理，获得含钴且残留镁的第二P507有机相。其中，第一反镁酸的浓度为1.2-1.6mol/L，且以0-3000L/h的流速加入至第一P507有机相中；增大第一反镁酸的浓度或流速，可以增强反镁酸的反萃能力，有利于将第一P507有机相中镁反萃到水相中，但第一反镁酸的浓度或流速过大，容易将第一P507有机相中钴反萃到水相中，因此，将第一反镁酸的浓度或流速控制在一个合适的范围内，第一P507有机相中镁的反萃效果越好。
在具体的实施例中，以2000L/h的流速向第一P507有机相加入浓度为1.2mol/L的第一反镁酸，第一反镁酸将第一P507有机相中的大部分镁反萃入水相中，以除去第一P507有机相中的大部分镁杂质，获得含钴且残留小部分镁的第二P507有机相。本实施例可以实现通过控制第一镁反萃处理中的洗镁酸的浓度或洗镁酸的流速可以去控制除去第一P507有机相中的杂质镁的量，以达到调控镁掺杂钴液中的镁的浓度，从而可以得到不同镁掺杂钴液。
在步骤S13中，对第二P507有机相分别进行第二镁反萃处理和钴反萃处理是为了将第二P507有机相中的钴离子和低浓度的镁离子与P507有机相分离，获得含钴离子和镁离子的镁掺杂钴液。
实施例中，对第二P507有机相分别进行第二镁反萃处理和钴反萃处理的方法包括：向第二P507有机相加入反钴酸先进行第二镁反萃处理，后进行钴反萃处理，得到镁掺杂钴液。其中，反钴酸的浓度为3.8-4.2mol/L，且以500-2000L/h的流速为加入至第二P507有机相中。
在具体的实施例中，以1000L/h的流速向第二P507有机相加入浓度为3.8mol/L的反钴酸，根据离子萃取优先级别，镁反萃取优先级高于钴的顺序，反钴酸优先对第二P507有机相中残留的小部分镁进行第二镁反萃处理，然后进行钴反萃处理，得到镁掺杂钴液，由此第二P507有机相中残留的小部分镁可用作钴液的镁掺杂原料，进一步的镁掺杂钴液可以用于镍钴锰三元前驱体制备过程中配料的原料，因此，镁掺杂钴液中的镁杂质可以用作镍钴锰三元前驱体的镁掺杂，无需在镍钴锰三元前驱体生产过程中添加镁盐作为原料以达到镁掺杂的目的，都能够实现制备不同镁掺杂量的镍钴锰三元前驱体，充分利用了生产过程中钴矿或钴况中间品中的杂质镁，从而在减少了配料种类的同时降低了生产成本。
本申请实施例第二方面提供一种镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，所述制备方法包括：
S14：按照镍钴锰三元材料的化学计量比，将镁掺杂钴液与镍源、锰源进行混合处理，得到镍钴锰混合溶液；其中，镁掺杂钴液由上文本申请实施例镁掺杂钴液的制备方法制备获得的镁掺杂钴液；
S15：将镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。
本申请实施例提供的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，通过将镁掺杂钴液与镍源、锰源进行混合处理，得到镍钴锰混合溶液，本实施例是以镁掺杂钴液作为镁掺杂镍钴锰三元前驱体生产过程中配料的原料，不需要在配料阶段加入镁盐进行掺杂，都能够实现镍钴锰三元前驱体的镁掺杂的目的，降低了生成成本；此外，可以通过调整在制备镁掺杂钴液的第一镁反萃处理阶段的反镁酸的浓度或流速去调整除去第一P507有机相中镁杂质的量，以调整第二P507有机相中残留镁的量，进而可以得到不同镁掺杂量的镁掺杂钴液，进一步可以得到不同镁掺杂量的镁掺杂镍钴锰三元前驱体；由于本实施例的镁掺杂的镍钴锰三元前驱体是由镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行沉淀反应生成，使得镁掺杂的镍钴锰三元前驱体具有优异的稳定性和均一性。
在步骤S14中，镍钴锰混合溶液的制备方法包括：按照镍钴锰三元材料中镍、钴、锰的摩尔比，将上述镁掺杂钴液的制备方法制备得到的镁掺杂钴液与镍源、锰源进行混合处理，得到镍钴锰混合溶液。其中，镍源包括硫酸镍溶液或六水合硫酸镍晶体中的至少一种；锰源包括硫酸锰溶液或一水合硫酸锰晶体中的至少一种。在具体的实施例中，按照镍钴锰三元材料中镍、钴、锰的摩尔比为8：1：1，量取上述镁掺杂钴液的制备方法制备得到的镁掺杂钴液与硫酸镍溶液、硫酸锰溶液进行混合处理，得到镍钴锰混合溶液。本实施例是以镁掺杂钴液作为镁掺杂镍钴锰三元前驱体生产过程中配料的原料，不需要在配料阶段加入镁盐进行掺杂，在减少了配料种类的同时降低了生产成本的问题。
在步骤S15中，生成镁掺杂的镍钴锰三元前驱体的方法包括：将步骤S10得到的镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。其中，络合剂包括氨水、硫酸铵、氯化铵中的至少一种；沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。在具体的实施例中，将步骤S10得到的镍钴锰混合溶液与氨水、氢氧化钠进行混合并进行沉淀反应，生成镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。本实施例由于镁掺杂的镍钴锰三元前驱体是通过共沉淀反应生成，使得镁掺杂的镍钴锰三元前驱体具有优异的稳定性和均一性。
本申请实施例第三方面提供一种镍钴锰三元前驱体，是由上述的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法制备得到。
本申请实施例提供的镍钴锰三元前驱体，为上述的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法制备得到的镁掺杂镍钴锰三元前驱体，由于是由镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行共沉淀反应得到，可实现在共沉淀反应过程中均匀的掺杂镁金属元素，进而提高了镁掺杂的镍钴锰三元前驱体的稳定性和均一性。
本申请实施例第四方面提供一种镍钴锰三元材料，其由上述的镍钴锰三元前驱体烧结形成。
本申请实施例提供的镍钴锰三元材料，由上述的兼具稳定性和均一性的镁掺的镍钴锰三元前驱体烧结形成，使其在用于制备电极材料时，可以进一步改善电池的电化学性能。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
本实施例提供一种镁掺杂钴液和镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法。
镁掺杂钴液的制备方法包括以下步骤：
S11(皂化)：以600-1200L/h的流速持续添加浓度为11mol/L NaOH溶液和以8000-15000L/h的流速持续添加P507萃取剂(2－乙基己基磷酸单2－乙基己基酯)进行皂化反应，得到皂化后的P507有机相，将其皂化率控制在40-60％；
S12(萃取)：以2000-8000L/h的流速将镁含量为5-20g/L，钴含量为50-80g/L的P204有机相处理后的含钴水相加入到皂化后的P507有机相中进行萃取处理，得到含钴镁的第一P507有机相；
S13(洗镁)：按0L/h的流速向第一P507有机相加入浓度为1.2-1.6mol/L的稀硫酸，即不添加洗镁酸，不进行第一镁反萃处理，获得含钴且含全部镁的第二P507有机相；
S14(反钴)：按500-2000L/h的流速向第二P507有机相加入浓度为3.8-4.2mol/L的稀硫酸优先进行第二镁反萃处理，后进行钴反萃处理，获得钴浓度为110-140g/L，镁浓度为40-60g/L的镁掺杂钴液。
镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：
S15：按照镍钴锰三元材料中的镍、钴、锰的摩尔比为8:1:1，将硫酸镍溶液、镁掺杂钴液以及硫酸锰溶液进行混合处理，得到含有镁掺杂的镍钴锰混合溶液；
S16：将含有镁掺杂的镍钴锰混合溶液、氨水以及氢氧化钠加入反应釜中进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁含量为7-13％的镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。
实施例2
本实施例提供一种镁掺杂钴液和镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法。
镁掺杂钴液的制备方法包括以下步骤：
S11(皂化)：以600-1200L/h的流速持续添加浓度为11mol/L NaOH溶液和以8000-15000L/h的流速持续添加P507萃取剂(2－乙基己基磷酸单2－乙基己基酯)进行皂化反应，得到皂化后的P507有机相，将其皂化率控制在40-60％；
S12(萃取)：以2000-8000L/h的流速将镁含量为5-20g/L，钴含量为50-80g/L的P204有机相处理后的含钴水相加入到皂化后的P507有机相中进行萃取处理，得到含钴镁的第一P507有机相；
S13(洗镁)：按1000L/h的流速向第一P507有机相加入浓度为1.2-1.6mol/L的稀硫酸进行第一镁反萃处理，获得含钴且含全部镁的第二P507有机相；
S14(反钴)：按500-2000L/h的流速向第二P507有机相加入浓度为3.8-4.2mol/L的稀硫酸优先进行第二镁反萃处理，后进行钴反萃处理，获得钴浓度为110-140g/L，镁浓度为0.5-10g/L的镁掺杂钴液。
镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：
S15：按照镍钴锰三元材料中的镍、钴、锰的摩尔比为8:1:1，将硫酸镍溶液，镁掺杂钴液以及硫酸锰溶液进行混合处理，得到镁掺杂的镍钴锰混合溶液；
S16：将镁掺杂的镍钴锰混合溶液、氨水以及氢氧化钠加入反应釜中进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁含量为0.05-2.0％的镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。
实施例3
本实施例提供一种镁掺杂钴液和镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法。
镁掺杂钴液的制备方法包括以下步骤：
S11(皂化)：以600-1200L/h的流速持续添加浓度为11mol/L NaOH溶液和以8000-15000L/h的流速持续添加P507萃取剂(2－乙基己基磷酸单2－乙基己基酯)进行皂化反应，得到皂化后的P507有机相，将其皂化率控制在40-60％；
S12(萃取)：以2000-8000L/h的流速将镁含量为5-20g/L，钴含量为50-80g/L的P204有机相处理后的含钴水相加入到皂化后的P507有机相中进行萃取处理，得到含钴镁的第一P507有机相；
S13(洗镁)：按2000L/h的流速向第一P507有机相加入浓度为1.2-1.6mol/L的稀硫酸进行第一镁反萃处理，获得含钴且含全部镁的第二P507有机相；
S14(反钴)：按500-2000L/h的流速向第二P507有机相加入浓度为3.8-4.2mol/L的稀硫酸优先进行第二镁反萃处理，后进行钴反萃处理，获得钴浓度为110-140g/L，镁浓度为0.01-5g/L的镁掺杂钴液。
镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：
S15：按照镍钴锰三元材料中的镍、钴、锰的摩尔比为8:1:1，将硫酸镍溶液，镁掺杂钴液以及硫酸锰溶液进行混合处理，得到镁掺杂的镍钴锰混合溶液；
S16：将镁掺杂的镍钴锰混合溶液、氨水以及氢氧化钠加入反应釜中进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁含量为0.01-1.0％的镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。
实施例4
本实施例提供一种镁掺杂钴液和镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法。
镁掺杂钴液的制备方法包括以下步骤：
S11(皂化)：以600-1200L/h的流速持续添加浓度为11mol/L NaOH溶液和以8000-15000L/h的流速持续添加P507萃取剂(2－乙基己基磷酸单2－乙基己基酯)进行皂化反应，得到皂化后的P507有机相，将其皂化率控制在40-60％；
S12(萃取)：以2000-8000L/h的流速将镁含量为5-20g/L，钴含量为50-80g/L的P204有机相处理后的含钴水相加入到皂化后的P507有机相中进行萃取处理，得到含钴镁的第一P507有机相；
S13(洗镁)：按3000L/h的流速向第一P507有机相加入浓度为1.2-1.6mol/L的稀硫酸进行第一镁反萃处理，获得含钴且含全部镁的第二P507有机相；
S14(反钴)：按500-2000L/h的流速向第二P507有机相加入浓度为3.8-4.2mol/L的稀硫酸优先进行第二镁反萃处理，后进行钴反萃处理，获得钴浓度为110-140g/L，镁浓度≤0.005g/L的镁掺杂钴液，即为不掺杂镁的钴液。
镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：
S15：按照镍钴锰三元材料中的镍、钴、锰的摩尔比为8:1:1，将硫酸镍溶液、不掺杂镁的钴液以及硫酸锰溶液进行混合处理，得到不掺杂镁的镍钴锰混合溶液；
S16：将不掺杂镁的镍钴锰混合溶液、氨水以及氢氧化钠加入反应釜中进行混合处理，并进行沉淀反应，生成不掺杂镁的镍钴锰三元前驱体。
基于不同洗镁酸流速制备得到的镁掺杂钴液中的镁浓度和镁掺杂镍钴锰三元前驱体中的镁掺杂量的实验对比分析：
表1
Figure BDA0003323829950000131
由上述表1的不同洗镁酸流速制备得到的钴、镁水溶液中的镁浓度和镁掺杂镍钴锰三元前驱体中的镁掺杂量的实验对比分析得出以下结论：
采用本申请实施例1至4提供的不同洗镁酸流速可以制备得到镁浓度不同的钴、镁水溶液，镁掺杂量不同的镁掺杂镍钴锰三元前驱体，从实验结果可以看出：在第一镁反萃处理阶段，在硫酸浓度不变的情况下，当硫酸的流速减小时，镁掺杂钴液中镁的浓度增大，镁掺杂镍钴锰三元前驱体中的镁掺杂量增大，是由于在在第一镁反萃处理时，硫酸的流速(流量)减小，使得除去第一P507有机相中的镁杂质的量减小，从而残留在第一P507有机相中的镁增大，进而在进行第二镁反萃处理时反萃出来的镁增大，因此，得到镁掺杂钴液的镁浓度增大，进一步得到的镁掺杂镍钴锰三元前驱体镁掺杂量增大。由此可见，通过调整第一镁反萃处理阶段的洗镁酸的浓度或者流速，可以调整镁掺杂钴液中的镁浓度和镁掺杂镍钴锰三元前驱体中的镁掺杂量。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种镁掺杂钴液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将P507有机相对P204有机相处理后的含钴水相进行萃取处理，获得含钴镁的第一P507有机相；
对所述第一P507有机相进行第一镁反萃处理，获得含钴且残留镁的第二P507有机相；
对所述第二P507有机相分别进行第二镁反萃处理和钴反萃处理，获得镁掺杂钴液；
其中，所述P204有机相处理后的含钴水相为钴矿或氢氧化钴中间品经过分解浸出、除铜、除铁处理后，转入P204萃取剂萃取处理得到的P204料液；
对所述第一P507有机相进行第一镁反萃处理的方法包括：
向所述第一P507有机相加入第一反镁酸进行所述第一镁反萃处理，获得含钴且残留镁的第二P507有机相；
所述第一反镁酸的浓度为1.2-1.6mol/L，且以0-3000L/h的流速加入至所述第一P507有机相中；
对所述第二P507有机相分别进行第二镁反萃处理和钴反萃处理的方法包括：
向所述第二P507有机相加入反钴酸先进行所述第二镁反萃处理，后进行所述钴反萃处理，得到所述镁掺杂钴液；
所述反钴酸的浓度为3.8-4.2mol/L，且以500-2000L/h的流速加入至所述第二P507有机相中。
2.如权利要求1所述的镁掺杂钴液的制备方法，其特征在于，所述P204有机相处理后的含钴水相是以2000-8000 L/h的流速与所述P507有机相混合处理；
和/或
所述P507有机相为将P507萃取剂与皂化剂进行皂化反应后的皂化P507有机相。
3.如权利要求2所述的镁掺杂钴液的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应过程中，所述P507萃取剂与皂化剂是以持续加料的方式进行混合；
其中，所述P507萃取剂的流速为8000-15000L/h；和/或
所述皂化剂的流速为600-1200L/h；和/或
所述皂化反应的皂化率为40-60%。
4.一种镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
按照镍钴锰三元材料的化学计量比，将镁掺杂钴液与镍源、锰源进行混合处理，得到镍钴锰混合溶液；其中，所述镁掺杂钴液是由权利要求1-3任一项所述的制备方法制备获得；
将所述镍钴锰混合溶液与络合剂、沉淀剂进行混合处理，并进行沉淀反应，生成镁掺杂的镍钴锰三元前驱体。
5.如权利要求4所述的镁掺杂镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述络合剂包括氨水、硫酸铵、氯化铵中的至少一种；和/或
所述沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
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