FR3139816A1 - COBALT CARBONATE PRECURSOR CO-DOPED WITH ALUMINUM AND NICKEL, ITS PREPARATION METHOD AND ITS USE - Google Patents

COBALT CARBONATE PRECURSOR CO-DOPED WITH ALUMINUM AND NICKEL, ITS PREPARATION METHOD AND ITS USE Download PDF

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Abstract

On fournit un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, son procédé de préparation et son utilisation, qui appartiennent au domaine technique des batteries au lithium-ion. Un cristal germe sphérique de carbonate de cobalt avec une bonne uniformité de dopage en Al est préparé en utilisant une solution de sel de cobalt, une solution de sel d’aluminium et une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration. Ensuite, une solution de sel de cobalt, une solution de sel de nickel, une solution de sel d’aluminium et une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration sont ajoutées pour préparer un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel en flocons. Le procédé de préparation permet de réduire le risque de faible capacité provoqué par la simple augmentation de la teneur en Al, de réduire le risque de nucléation dans les stades intermédiaires et ultérieures du processus de synthèse, d’améliorer le rendement du produit et d’améliorer l’uniformité de distribution des éléments aluminium et nickel dans le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. [FIG. 1])A cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, its preparation method and its use, which belong to the technical field of lithium ion batteries, are provided. A spherical seed crystal of cobalt carbonate with good Al doping uniformity is prepared by using cobalt salt solution, aluminum salt solution and high concentration ammonium bicarbonate solution. Then, cobalt salt solution, nickel salt solution, aluminum salt solution and low concentration ammonium bicarbonate solution are added to prepare co-doped cobalt carbonate precursor. aluminum and nickel flakes. The preparation method can reduce the risk of low capacity caused by simply increasing the Al content, reduce the risk of nucleation in the middle and later stages of the synthesis process, improve the product yield, and improve the distribution uniformity of aluminum and nickel elements in the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. [FIG. 1])

Description

PRÉCURSEUR DE CARBONATE DE COBALT CO-DOPÉ À L’ALUMINIUM ET AU NICKEL, SON PROCÉDÉ DE PRÉPARATION ET SON UTILISATIONCOBALT CARBONATE PRECURSOR CO-DOPED WITH ALUMINUM AND NICKEL, ITS PREPARATION METHOD AND ITS USE

Les modes de réalisation de la présente demande concernent le domaine technique des batteries au lithium-ion, par exemple un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, son procédé de préparation et son utilisation.The embodiments of the present application relate to the technical field of lithium-ion batteries, for example a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, its preparation method and its use.

ARRIÈRE-PLANBACKGROUND

Le matériau de cathode au cobaltate de lithium a une densité énergétique élevée et est principalement utilisé dans le domaine des ordinateurs, des communications et de l’électronique grand public (3C). Avec la popularisation des téléphones portables 5G, les exigences en matière de capacité des batteries au lithium-ion ne cessent d’augmenter. La recherche montre que la capacité de la batterie peut être efficacement améliorée en augmentant la tension de coupure de charge. Par exemple, lorsque la tension passe de 4,45 V à 4,48 V, la densité énergétique d’une batterie LCO correspondante peut être augmentée d’environ 3,5%. Cependant, l’augmentation de la tension provoque l’effondrement de la structure cristalline du matériau, entraînant une dégradation rapide de la capacité.Lithium cobaltate cathode material has high energy density and is mainly used in the field of computers, communications and consumer electronics (3C). With the popularization of 5G mobile phones, the capacity requirements of lithium-ion batteries are constantly increasing. Research shows that battery capacity can be effectively improved by increasing the charging cut-off voltage. For example, when the voltage increases from 4.45 V to 4.48 V, the energy density of a corresponding LCO battery can be increased by about 3.5%. However, increasing the voltage causes the crystal structure of the material to collapse, leading to rapid capacitance degradation.

Le dopage des éléments peut résoudre efficacement le problème de stabilité de la structure cristalline du matériau, par exemple, les performances de cyclage du cobaltate de lithium à hautes tensions peuvent être efficacement améliorées par dopage d’éléments tels que Al, Mg, Ni, Mn, etc. Le matériau de cathode au cobaltate de lithium est principalement généré par frittage d’un mélange de tétroxyde de tricobalt et de carbonate de lithium, où le tétroxyde de tricobalt est principalement généré par la décomposition thermique du carbonate de cobalt sur le marché. Du précurseur du carbonate de cobalt au tétroxyde de tricobalt préoxydé au matériau de cathode au cobaltate de lithium, certaines propriétés physiques et chimiques sont héritées dans une certaine mesure. Les performances électrochimiques du matériau de cathode au cobaltate de lithium sont grandement affectées par la qualité du carbonate de cobalt.Doping of elements can effectively solve the stability problem of the crystal structure of the material, for example, the cycling performance of lithium cobaltate at high voltages can be effectively improved by doping of elements such as Al, Mg, Ni, Mn , etc. Lithium cobaltate cathode material is mainly generated by sintering a mixture of tricobalt tetroxide and lithium carbonate, where tricobalt tetroxide is mainly generated by the thermal decomposition of cobalt carbonate on the market. From cobalt carbonate precursor to preoxidized tricobalt tetroxide to lithium cobaltate cathode material, some physical and chemical properties are inherited to a certain extent. The electrochemical performance of lithium cobaltate cathode material is greatly affected by the quality of cobalt carbonate.

Actuellement, les exigences relatives aux précurseurs de carbonate de cobalt à hautes tensions sur le marché sont principalement les suivantes : l’augmentation de la quantité de dopage en Al et l’amélioration de l’uniformité de l’Al. Dans le processus de préparation de carbonate de cobalt dopé par un procédé de précipitation en phase liquide, les problèmes suivants existent : la quantité d’aluminium dopé est élevée et l’aluminium est un élément inactif, ce qui entraîne une perte de capacité ; en raison de la grande différence dans le produit de solubilité de chaque type d’ions dopés et d’ions cobalt, la précipitation des ions n’est pas synchrone et la distribution des éléments n’est pas uniforme. Par conséquent, il est difficile d’améliorer simultanément la quantité de dopage en Al et l’uniformité de l’Al.Currently, the requirements for high-voltage cobalt carbonate precursors in the market are mainly: increasing the amount of Al doping and improving the uniformity of Al. In the process of preparing doped cobalt carbonate by liquid phase precipitation process, the following problems exist: the amount of doped aluminum is high and aluminum is an inactive element, resulting in capacity loss; Due to the large difference in the solubility product of each type of doped ions and cobalt ions, the precipitation of ions is not synchronous and the distribution of elements is not uniform. Therefore, it is difficult to simultaneously improve the amount of Al doping and the uniformity of Al.

RÉSUMÉSUMMARY

Ce qui suit est le résumé du sujet décrit en détail ici. Ce résumé n’est pas destiné à limiter la portée des revendications.The following is the summary of the topic described in detail here. This summary is not intended to limit the scope of the claims.

Les modes de réalisation de la présente demande fournissent un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, son procédé de préparation et son utilisation. L’aluminium et le nickel sont dopés uniformément dans le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel préparé par le procédé, réduisant ainsi le risque de faible capacité provoqué par la simple augmentation de la teneur en Al, réduisant ainsi le risque de nucléation dans le stade ultérieur du processus de synthèse et améliorant le rendement du produit.The embodiments of the present application provide a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, its preparation method and its use. Aluminum and nickel are uniformly doped in the aluminum and nickel co-doped cobalt carbonate precursor prepared by the process, thereby reducing the risk of low capacity caused by simply increasing the Al content, reducing thus reducing the risk of nucleation in the later stage of the synthesis process and improving the product yield.

La solution technique adoptée par les modes de réalisation de la présente demande est un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, comprenant les étapes suivantes :The technical solution adopted by the embodiments of the present application is a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, comprising the following steps:

préparation de la solution : la préparation d’une solution de sel de cobalt, d’une solution de sel de nickel, d’une solution de sel d’aluminium, d’une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, d’une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et d’une solution de base de bicarbonate d’ammonium, respectivement ; où la concentration d’ions cobalt dans la solution de sel de cobalt est de 100 à 130 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sel de nickel est de 1 à 10 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sel d’aluminium est de 5 à 15 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration est de 220 à 240 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration est de 120 à 180 g/L et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium est de 40 à 120 g/L ;preparation of the solution: the preparation of a cobalt salt solution, a nickel salt solution, an aluminum salt solution, a high concentration ammonium bicarbonate solution, a low concentration ammonium bicarbonate solution and a base ammonium bicarbonate solution, respectively; where the concentration of cobalt ions in the cobalt salt solution is 100 to 130 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel salt solution is 1 to 10 g/L, the concentration of nickel ions aluminum in aluminum salt solution is 5 to 15 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in high concentration ammonium bicarbonate solution is 220 to 240 g/L, the concentration of bicarbonate d ammonium in the low concentration ammonium bicarbonate solution is 120 to 180 g/L, and the concentration of ammonium bicarbonate in the basic ammonium bicarbonate solution is 40 to 120 g/L;

préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : l’ajout de la solution de base de bicarbonate d’ammonium à une cuve de réaction, l’ajout de la solution de sel de cobalt, de la solution de sel d’aluminium et de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration en écoulement parallèle avec chauffage et agitation, et la réaction pour générer un cristal germe de carbonate de cobalt ; etpreparation of cobalt carbonate seed crystal: adding the ammonium bicarbonate base solution to a reaction vessel, adding the cobalt salt solution, the aluminum salt solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution in parallel flow with heating and stirring, and the reaction to generate a cobalt carbonate seed crystal; And

préparation de précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : puis l’ajout de la solution de sel de cobalt, de la solution de sel de nickel, de la solution de sel d’aluminium et de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction en écoulement parallèle avec chauffage et agitation ; la filtration du matériau obtenu à partir de la réaction, et le lavage, le séchage et le broyage du matériau filtré obtenu pour obtenir un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.preparation of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: then adding the cobalt salt solution, the nickel salt solution, the aluminum salt solution and the solution of ammonium bicarbonate at low concentration to the seed crystal of cobalt carbonate in the reaction vessel in parallel flow with heating and stirring; filtering the material obtained from the reaction, and washing, drying and grinding the filtered material obtained to obtain a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Dans la présente demande, un cristal germe sphérique de carbonate de cobalt avec une bonne uniformité de dopage en Al est préparé en utilisant une solution de sel de cobalt, une solution de sel d’aluminium et une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration. Ensuite, une solution de sel de cobalt, une solution de sel de nickel, un une solution de sel d’aluminium et une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration sont ajoutées pour préparer un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel en flocons. Dans le processus de préparation du cristal germe de carbonate de cobalt, la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration réagit avec la solution de sel de cobalt et peut également servir d’agent tampon de pH de sorte que le changement du pH du système réactionnel soit régulé dans une petite plage. Le cristal germe de carbonate de cobalt obtenu présente une densité après tassement élevée et une bonne uniformité d’Al. Dans le processus de préparation du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration fournit suffisamment d’ions carbonate pour la précipitation, et permet également d’éviter la précipitation incomplète du nickel provoquée par le fait que le produit de solubilité du carbonate de nickel est bien supérieur au produit de solubilité du carbonate de cobalt et de l’hydroxyde d’aluminium lorsque la co-précipitation nickel-cobalt-aluminium est effectuée dans un système de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, évitant ainsi la perte de nickel dans le surnageant. Le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu présente une morphologie en flocons pour fournir plus de sites de croissance pour la co-précipitation du nickel, réduisant ainsi la perte de nickel. Une telle structure présente une porosité élevée et une bonne activité de frittage pour fournir des voies pour la diffusion du nickel dans le processus de préparation du tétroxyde de tricobalt, améliorant ainsi l’uniformité de distribution du nickel et améliorant les performances du tétroxyde de tricobalt.In the present application, a spherical seed crystal of cobalt carbonate with good Al doping uniformity is prepared by using a cobalt salt solution, an aluminum salt solution and a high concentration ammonium bicarbonate solution. . Then, a cobalt salt solution, a nickel salt solution, an aluminum salt solution and a low concentration ammonium bicarbonate solution are added to prepare a co-doped cobalt carbonate precursor. aluminum and nickel flakes. In the process of preparing cobalt carbonate seed crystal, the high concentration ammonium bicarbonate solution reacts with the cobalt salt solution and can also serve as a pH buffering agent so that the pH change of the system reaction is regulated within a small range. The resulting cobalt carbonate seed crystal has a high tap density and good Al uniformity. In the preparation process of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, the low concentration ammonium bicarbonate solution provides sufficient carbonate ions for precipitation, and also helps to avoid precipitation. incomplete nickel caused by the fact that the solubility product of nickel carbonate is much higher than the solubility product of cobalt carbonate and aluminum hydroxide when nickel-cobalt-aluminum co-precipitation is carried out in a system of ammonium bicarbonate at high concentration, thus avoiding the loss of nickel in the supernatant. The resulting aluminum-nickel co-doped cobalt carbonate precursor exhibits a flake morphology to provide more growth sites for nickel co-precipitation, thereby reducing nickel loss. Such a structure has high porosity and good sintering activity to provide pathways for the diffusion of nickel in the preparation process of tricobalt tetroxide, thereby improving the distribution uniformity of nickel and improving the performance of tricobalt tetroxide.

De préférence, la solution de sel d’aluminium comprend un agent complexant, et le rapport molaire de l’agent complexant sur l’aluminium est de (0,5 à 1):10 ; de préférence, l’agent complexant est au moins l’un parmi l’acide éthylènediaminetétraacétique disodique, le citrate d’ammonium, l’acide citrique, l’acide tartrique ou l’acide sulfosalicylique.Preferably, the aluminum salt solution comprises a complexing agent, and the molar ratio of the complexing agent to aluminum is (0.5 to 1):10; preferably, the complexing agent is at least one of disodium ethylenediaminetetraacetic acid, ammonium citrate, citric acid, tartaric acid or sulfosalicylic acid.

Dans la présente demande, un agent complexant est ajouté à la solution de sel d’aluminium, l’agent complexant et le sel d’aluminium sont complexés, et lorsque le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel est préparé, le sel d’aluminium peut être co- précipité avec du cobalt et du nickel à un taux de précipitation relativement faible dans le système réactionnel sans ségrégation de l’aluminium. Une fois que l’agent complexant est entré dans le système réactionnel, les ions aluminium sont libérés et les ions aluminium sont soumis à une réaction de précipitation. Après décomplexation, l’agent complexant est évacué avec la concentration de la solution mère et ne se complexe pas avec les ions cobalt et les ions nickel dans le système réactionnel, évitant ainsi la perte de cobalt et de nickel.In the present application, a complexing agent is added to the aluminum salt solution, the complexing agent and the aluminum salt are complexed, and when the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel is prepared, the aluminum salt can be co-precipitated with cobalt and nickel at a relatively low precipitation rate in the reaction system without segregation of aluminum. After the complexing agent enters the reaction system, the aluminum ions are released and the aluminum ions undergo a precipitation reaction. After decomplexation, the complexing agent is evacuated with the concentration of the stock solution and does not complex with cobalt ions and nickel ions in the reaction system, thus avoiding the loss of cobalt and nickel.

De préférence, dans la préparation de cristal germe de carbonate de cobalt, le chauffage est effectué à une température de 38 à 45°C.Preferably, in the preparation of cobalt carbonate seed crystal, heating is carried out at a temperature of 38 to 45°C.

De préférence, dans la préparation de cristal germe de carbonate de cobalt, le pH d’une solution de base est de 8 à 9, le pH d’une solution de réaction est régulé pour être compris entre 7,5 et 8,0 dans le processus d’alimentation, et le débit de la solution de sel de cobalt par heure représente 1% à 10% du volume de la cuve de réaction.Preferably, in the preparation of cobalt carbonate seed crystal, the pH of a base solution is 8 to 9, the pH of a reaction solution is regulated to be between 7.5 and 8.0 in the feeding process, and the flow rate of cobalt salt solution per hour is 1% to 10% of the volume of the reaction vessel.

Dans la présente demande, le cristal germe de carbonate de cobalt faiblement structuré est préparé en limitant des facteurs tels que la température du système réactionnel, le pH du système réactionnel et la vitesse de rotation du système réactionnel dans la solution de réaction. Si le pH est inférieur à 7, le cristal germe de carbonate de cobalt ne peut pas se former facilement. Si le pH est supérieur à 8, la structure du cristal germe de carbonate de cobalt formé est compacte, la distribution d’Al n’est pas uniforme et lorsque le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel est préparé, la perméabilité des éléments dopés sur le cristal germe de carbonate de cobalt est faible, ce qui affecte l’effet dopant des éléments dopés. Lorsque la température du système réactionnel est inférieure à 38°C, le nombre de particules précipitées est grand, la taille de particules est petite. Lorsque la température de réaction est supérieure à 45°C, le nombre de particules précipitées est faible et la taille de particules est grande.In the present application, the seed crystal of weakly structured cobalt carbonate is prepared by limiting factors such as the temperature of the reaction system, the pH of the reaction system and the rotation speed of the reaction system in the reaction solution. If the pH is below 7, the cobalt carbonate seed crystal cannot form easily. If the pH is greater than 8, the structure of the cobalt carbonate seed crystal formed is compact, the distribution of Al is not uniform and when the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel is prepared, the permeability of the doped elements on the cobalt carbonate seed crystal is low, which affects the doping effect of the doped elements. When the temperature of the reaction system is lower than 38°C, the number of precipitated particles is large, the particle size is small. When the reaction temperature is above 45°C, the number of precipitated particles is small and the particle size is large.

De préférence, dans la préparation de précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, le chauffage est effectué à une température de 45 à 55°C.Preferably, in the preparation of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, heating is carried out at a temperature of 45 to 55°C.

De préférence, dans la préparation de précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, le pH d’une solution de réaction est régulé pour être compris entre 7,0 et 7,5 dans le processus d’alimentation, et le débit de la solution de sel de cobalt par heure représente 1% à 10% du volume de la cuve de réaction.Preferably, in the preparation of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, the pH of a reaction solution is regulated to be between 7.0 and 7.5 in the feeding process , and the flow rate of the cobalt salt solution per hour represents 1% to 10% of the volume of the reaction vessel.

Dans la présente demande, le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel avec une structure en flocons est préparé en limitant des facteurs tels que la température du système réactionnel, le pH du système réactionnel et la vitesse de rotation du système réactionnel dans la solution de réaction. La solution de sel de cobalt, la solution de sel de nickel, la solution de sel d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration sont appliquées sur le cristal germe de carbonate de cobalt par co-précipitation pour augmenter la taille de particules du cristal germe de carbonate de cobalt de manière à obtenir le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel avec une structure en flocons . Lorsque la température du système réactionnel est inférieure à 45°C ou que le pH du système réactionnel est supérieur à 7,5, la structure en flocons ne peut pas se former. Lorsque la température de réaction est supérieure à 55°C ou que le pH du système réactionnel est inférieur à 7,0, le nombre de particules de précipité obtenues est faible, la taille de particules est grande et le rendement de produit est faible.In the present application, the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel with a flake structure is prepared by limiting factors such as reaction system temperature, reaction system pH and rotation speed. of the reaction system in the reaction solution. Cobalt salt solution, nickel salt solution, aluminum salt solution and ammonium bicarbonate solution at low concentration are applied to the cobalt carbonate seed crystal by co-precipitation to increase the size particles of the cobalt carbonate seed crystal so as to obtain the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel with a flake structure. When the temperature of the reaction system is lower than 45°C or the pH of the reaction system is higher than 7.5, the flake structure cannot form. When the reaction temperature is higher than 55°C or the pH of the reaction system is lower than 7.0, the number of precipitate particles obtained is small, the particle size is large, and the product yield is low.

Dans la présente demande, le cristal germe de carbonate de cobalt avec différentes morphologies et les précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel avec différentes morphologies sont obtenus en ajustant la température de réaction et le pH du système réactionnel pour préparer le cristal germe de carbonate de cobalt et la température de réaction et le pH du système réactionnel pour préparer le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. La température de préparation du cristal germe de carbonate de cobalt est inférieure à la température de préparation du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et le pH de préparation du cristal germe de carbonate de cobalt est supérieur au pH de préparation du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. De préférence, la valeur absolue entre la température de préparation du cristal germe de carbonate de cobalt et la température de préparation du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel est supérieure à 3°C, et la valeur absolue entre le pH de préparation du cristal germe de carbonate de cobalt et le pH de préparation du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel est supérieure à 4°C.In the present application, the cobalt carbonate seed crystal with different morphologies and the cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel with different morphologies are obtained by adjusting the reaction temperature and pH of the reaction system to prepare the cobalt carbonate seed crystal and the reaction temperature and pH of the reaction system to prepare the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation temperature of the cobalt carbonate seed crystal is lower than the preparation temperature of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and the preparation pH of the cobalt carbonate seed crystal is higher than the pH of preparation of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. Preferably, the absolute value between the preparation temperature of the cobalt carbonate seed crystal and the preparation temperature of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel is greater than 3°C, and the absolute value between the pH for preparing the cobalt carbonate seed crystal and the pH for preparing the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel is greater than 4°C.

De préférence, le sel de cobalt est au moins un parmi le chlorure de cobalt, le sulfate de cobalt ou le nitrate de cobalt.Preferably, the cobalt salt is at least one of cobalt chloride, cobalt sulfate or cobalt nitrate.

De préférence, le sel de nickel est au moins un parmi le sulfate de nickel ou le chlorure de nickel.Preferably, the nickel salt is at least one of nickel sulfate or nickel chloride.

De préférence, le sel d’aluminium est au moins un parmi le chlorure d’aluminium ou le sulfate d’aluminium.Preferably, the aluminum salt is at least one of aluminum chloride or aluminum sulfate.

De préférence, le D50du cristal germe de carbonate de cobalt est de 7 à 13 µm. Si le D50du cristal germe de carbonate de cobalt est trop grand, les ions nickel ne peuvent pas facilement pénétrer à l’intérieur du cristal germe lors du processus de croissance, ce qui entraîne une distribution uniforme des éléments du précurseur de carbonate de cobalt et une diminution des performances électrochimiques du matériau de cathode.Preferably, the D 50 of the cobalt carbonate seed crystal is 7 to 13 µm. If the D 50 of cobalt carbonate seed crystal is too large, nickel ions cannot easily penetrate inside the seed crystal during the growth process, resulting in uniform distribution of elements of cobalt carbonate precursor and a reduction in the electrochemical performance of the cathode material.

De préférence, le D50du matériau obtenu à partir de la réaction est de 15 à 20 µm. Si le D50du matériau obtenu à partir de la réaction est trop grand, l’amélioration de la capacité de débit de circulation du matériau est entravée. Si le D50du matériau obtenu à partir de la réaction est trop petit, l’effet protecteur sur le matériau n’est pas évident et le nombre de sites actifs du nickel est faible, ce qui augmente la perte de nickel.Preferably, the D50of the material obtained from the reaction is 15 to 20 µm. If the D50of material obtained from the reaction is too large, the improvement of the circulation flow capacity of the material is hindered. If the D50of the material obtained from the reaction is too small, the protective effect on the material is not obvious, and the number of nickel active sites is small, which increases the loss of nickel.

De préférence, un solvant utilisé lors du lavage est de l’eau pure ou une solution de bicarbonate d’ammonium.Preferably, a solvent used during washing is pure water or ammonium bicarbonate solution.

Dans le processus de lavage, les impuretés sur la surface du matériau filtré obtenu peuvent être éliminées en utilisant de l’eau pure ou la solution de bicarbonate d’ammonium. De préférence, le solvant de lavage est la solution de bicarbonate d’ammonium, et la concentration de la solution de bicarbonate d’ammonium est de 10 à 50 g/L. Grâce à l’utilisation de la solution de bicarbonate d’ammonium ayant une concentration de 10 à 50 g/L pour le lavage, l’introduction d’autres impuretés peut être évitée, réduisant ainsi l’influence des impuretés sur le précurseur de carbonate de cobalt. Le soluté du solvant de lavage est le même que le soluté de l’agent précipitant utilisé pour préparer le précurseur de carbonate de cobalt, améliorant ainsi la stabilité du précurseur de carbonate de cobalt et améliorant les performances électrochimiques et la stabilité du matériau de cathode.In the washing process, impurities on the surface of the obtained filtered material can be removed using pure water or ammonium bicarbonate solution. Preferably, the washing solvent is ammonium bicarbonate solution, and the concentration of the ammonium bicarbonate solution is 10 to 50 g/L. By using ammonium bicarbonate solution having a concentration of 10 to 50 g/L for washing, the introduction of other impurities can be avoided, thereby reducing the influence of impurities on the carbonate precursor of cobalt. The solute of the washing solvent is the same as the solute of the precipitant used to prepare the cobalt carbonate precursor, thereby improving the stability of the cobalt carbonate precursor and improving the electrochemical performance and stability of the cathode material.

La température de lavage du matériau filtré obtenu dans la présente demande est une température de lavage classique, et l’homme du métier peut sélectionner une température appropriée en fonction des besoins réels. De préférence, la température de lavage est de 25 à 80°C. Lorsque le matériau filtré est lavé dans la plage de température ci-dessus, la surface du matériau filtré peut être davantage nettoyée, améliorant ainsi la pureté du précurseur de carbonate de cobalt et améliorant les performances électrochimiques du matériau de cathode.The washing temperature of the filtered material obtained in the present application is a conventional washing temperature, and those skilled in the art can select an appropriate temperature according to actual needs. Preferably, the washing temperature is 25 to 80°C. When the filtered material is washed in the above temperature range, the surface of the filtered material can be further cleaned, thereby improving the purity of the cobalt carbonate precursor and improving the electrochemical performance of the cathode material.

Dans un deuxième aspect, les modes de réalisation de la présente demande fournissent un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel préparé par le procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.In a second aspect, the embodiments of the present application provide a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel prepared by the process of preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. aluminum and nickel.

Dans un troisième aspect, les modes de réalisation de la présente demande fournissent un tétroxyde de tricobalt préparé par calcination du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.In a third aspect, the embodiments of the present application provide a tricobalt tetroxide prepared by calcination of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Le procédé de préparation du tétroxyde de tricobalt dans la présente demande est un procédé de calcination classique qui peut être une calcination en un temps ou une calcination en deux temps, et l’homme du métier peut sélectionner un procédé approprié en fonction des besoins réels. La température et la durée de la calcination peuvent également être ajustées selon le procédé de calcination de l’art connexe, par exemple, l’étape de calcination en un temps consiste à effectuer la calcination à une température de 500 à 700°C pendant 2,5 à 6,5 h. Les étapes de la calcination en deux temps sont les suivantes : la calcination est effectuée à une température de 250 à 350°C pendant 2 à 4 h, puis la température est augmentée et la calcination est ensuite effectuée à une température de 500 à 700°C pendant 2 à 4 h.The preparation process for tricobalt tetroxide in the present application is a conventional calcination process which can be one-step calcination or two-step calcination, and those skilled in the art can select a suitable process according to actual needs. The temperature and duration of the calcination can also be adjusted according to the calcination method of the related art, for example, the one-step calcination step consists of carrying out the calcination at a temperature of 500 to 700°C for 2 .5 to 6.5 hours. The steps of the two-step calcination are as follows: the calcination is carried out at a temperature of 250 to 350°C for 2 to 4 h, then the temperature is increased and the calcination is then carried out at a temperature of 500 to 700° C for 2 to 4 hours.

En raison de la différence entre les concentrations interne et externe des éléments de nickel dans le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, les éléments de nickel externes migrent vers l’intérieur le long de la structure en flocons avec une porosité élevée et une bonne activité de frittage dans le processus de calcination, améliorant ainsi davantage l’uniformité de distribution des éléments dopés dans le tétroxyde de tricobalt et améliorant les performances du tétroxyde de tricobalt.Due to the difference between the internal and external concentrations of nickel elements in the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, the external nickel elements migrate inward along the flake structure with high porosity and good sintering activity in the calcination process, thereby further improving the distribution uniformity of doped elements in tricobalt tetroxide and improving the performance of tricobalt tetroxide.

Dans le processus de calcination, le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel est calciné dans une atmosphère d’air ou une atmosphère d’oxygène. L’atmosphère d’oxygène a de préférence une concentration en oxygène de, par exemple, 10% en volume et plus et 50% en volume et moins.In the calcination process, the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel is calcined in an air atmosphere or an oxygen atmosphere. The oxygen atmosphere preferably has an oxygen concentration of, for example, 10 volume percent and above and 50 volume percent and less.

Par rapport à l’art connexe, la présente demande présente les effets bénéfiques décrits ci-dessous. Dans la présente demande, un cristal germe sphérique de carbonate de cobalt avec une bonne uniformité de dopage en Al est préparé en utilisant une solution de sel de cobalt, une solution de sel d’aluminium et une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration. Ensuite, une solution de sel de cobalt, une solution de sel de nickel, une solution de sel d’aluminium et une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration sont ajoutées pour préparer un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel en flocons. Dans le processus de préparation du cristal germe de carbonate de cobalt, la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration réagit avec la solution de sel de cobalt et peut également servir d’agent tampon de pH de sorte que le changement du pH du système réactionnel soit régulé dans une petite plage. Le cristal germe de carbonate de cobalt obtenu présente une densité après tassement élevée et une bonne uniformité d’Al. Dans le processus de préparation du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration fournit suffisamment d’ions carbonate pour la précipitation, et permet également d’éviter la précipitation incomplète du nickel provoquée par le fait que le produit de solubilité du carbonate de nickel est bien supérieur au produit de solubilité du carbonate de cobalt et de l’hydroxyde d’aluminium lorsque la co-précipitation nickel-cobalt-aluminium est effectuée dans un système de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, évitant ainsi la perte de nickel dans le surnageant. Le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu présente une morphologie en flocons pour fournir plus de sites de croissance pour la co-précipitation de nickel, réduisant ainsi la perte de nickel. Une telle structure présente une porosité élevée et une bonne activité de frittage pour fournir des voies de diffusion du nickel dans le processus de préparation du tétroxyde de tricobalt, améliorant ainsi l’uniformité de distribution du nickel et améliorant les performances du tétroxyde de tricobalt.Compared to the related art, the present application has the beneficial effects described below. In the present application, a spherical seed crystal of cobalt carbonate with good Al doping uniformity is prepared by using a cobalt salt solution, an aluminum salt solution and a high concentration ammonium bicarbonate solution. . Then, cobalt salt solution, nickel salt solution, aluminum salt solution and low concentration ammonium bicarbonate solution are added to prepare co-doped cobalt carbonate precursor. aluminum and nickel flakes. In the process of preparing cobalt carbonate seed crystal, the high concentration ammonium bicarbonate solution reacts with the cobalt salt solution and can also serve as a pH buffering agent so that the pH change of the system reaction is regulated within a small range. The resulting cobalt carbonate seed crystal has a high tap density and good Al uniformity. In the preparation process of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, the low concentration ammonium bicarbonate solution provides sufficient carbonate ions for precipitation, and also helps to avoid precipitation. incomplete nickel caused by the fact that the solubility product of nickel carbonate is much higher than the solubility product of cobalt carbonate and aluminum hydroxide when nickel-cobalt-aluminum co-precipitation is carried out in a system of ammonium bicarbonate at high concentration, thus avoiding the loss of nickel in the supernatant. The resulting aluminum and nickel co-doped cobalt carbonate precursor exhibits a flake morphology to provide more growth sites for nickel co-precipitation, thereby reducing nickel loss. Such a structure has high porosity and good sintering activity to provide diffusion paths for nickel in the preparation process of tricobalt tetroxide, thereby improving the distribution uniformity of nickel and improving the performance of tricobalt tetroxide.

La température de réaction du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel dans la présente demande est relativement basse, la consommation d’énergie est faible et la nucléation peut être bien commandée dans le processus de synthèse, garantissant ainsi le rendement.The reaction temperature of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel in the present application is relatively low, the energy consumption is low, and the nucleation can be well controlled in the synthesis process, thereby ensuring the yield.

D’autres aspects peuvent être compris après lecture et compréhension des dessins et de la description détaillée.Other aspects can be understood after reading and understanding the drawings and detailed description.

Les dessins sont destinés à fournir une meilleure compréhension des solutions techniques ici, constituent une partie de la description, illustrent les solutions techniques ici en conjonction avec des modes de réalisation de la présente divulgation, et ne limitent pas les solutions techniques ici.The drawings are intended to provide a better understanding of the technical solutions herein, constitute a part of the description, illustrate the technical solutions herein in conjunction with embodiments of the present disclosure, and do not limit the technical solutions herein.

La représente des images morphologiques d’un cristal germe de carbonate de cobalt et d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenus dans l’Exemple 1 ; où a est une image au microscope électronique à balayage du cristal germe de carbonate de cobalt, b et c sont les images au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et d est l’image en coupe transversale CP du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel ;There represents morphological images of a cobalt carbonate seed crystal and a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Example 1; where a is a scanning electron microscope image of the cobalt carbonate seed crystal, b and c are the scanning electron microscope images of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and d is l CP cross-sectional image of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel;

La représente des images morphologiques d’un cristal germe de carbonate de cobalt et d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenus dans l’Exemple 2 ; où a est une image au microscope électronique à balayage du cristal germe de carbonate de cobalt, b et c sont les images au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et d est l’image en coupe transversale CP du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel ;There represents morphological images of a seed crystal of cobalt carbonate and of a precursor of cobalt carbonate co-doped with aluminum and nickel obtained in Example 2; where a is a scanning electron microscope image of the cobalt carbonate seed crystal, b and c are the scanning electron microscope images of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and d is l CP cross-sectional image of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel;

La représente des images morphologiques d’un cristal germe de carbonate de cobalt et d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenus dans l’Exemple 3 ; où a est une image au microscope électronique à balayage du cristal germe de carbonate de cobalt, b et c sont les images au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et d est l’image en coupe transversale CP du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel ;There represents morphological images of a seed crystal of cobalt carbonate and of a precursor of cobalt carbonate co-doped with aluminum and nickel obtained in Example 3; where a is a scanning electron microscope image of the cobalt carbonate seed crystal, b and c are the scanning electron microscope images of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and d is l CP cross-sectional image of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel;

La représente des images morphologiques d’un cristal germe de carbonate de cobalt et d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenus dans l’Exemple Comparatif 1 ; où a est une image au microscope électronique à balayage du cristal germe de carbonate de cobalt, b et c sont les images au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et d est l’image en coupe transversale CP du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel ;There represents morphological images of a cobalt carbonate seed crystal and a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 1; where a is a scanning electron microscope image of the cobalt carbonate seed crystal, b and c are the scanning electron microscope images of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and d is l CP cross-sectional image of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel;

La représente des images morphologiques d’un cristal germe de carbonate de cobalt et d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenus dans l’Exemple Comparatif 2 ; où a est une image au microscope électronique à balayage du cristal germe de carbonate de cobalt, b et c sont les images au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et d est l’image en coupe transversale CP du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel ; etThere represents morphological images of a cobalt carbonate seed crystal and a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 2; where a is a scanning electron microscope image of the cobalt carbonate seed crystal, b and c are the scanning electron microscope images of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and d is l CP cross-sectional image of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel; And

La représente des images morphologiques d’un cristal germe de carbonate de cobalt et d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenus dans l’Exemple Comparatif 6 ; où a est une image au microscope électronique à balayage du cristal germe de carbonate de cobalt, b et c sont les images au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, et d est l’image en coupe transversale CP du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.There represents morphological images of a cobalt carbonate seed crystal and a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 6; where a is a scanning electron microscope image of the cobalt carbonate seed crystal, b and c are the scanning electron microscope images of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, and d is l CP cross-sectional image of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION

Pour rendre plus apparents les objets, les solutions techniques et les avantages de la présente demande, une description supplémentaire est donnée ci-après pour illustrer la présente demande en conjonction avec les exemples et les dessins.To make the objects, technical solutions and advantages of the present application more apparent, an additional description is given below to illustrate the present application in conjunction with the examples and drawings.

Exemple 1Example 1

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution de chlorure de cobalt, une solution de sulfate de nickel, une solution de sulfate d’aluminium, une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et une solution de base de bicarbonate d’ammonium ont été préparées, respectivement, où la concentration d’ions cobalt dans la solution de chlorure de cobalt était de 130 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sulfate de nickel était de 3 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sulfate d’aluminium était de 12,8 g/L, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 1:10, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration était de 237 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration était de 120 g/L et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium était de 40 g/L.Solution preparation: Cobalt chloride solution, nickel sulfate solution, aluminum sulfate solution, high concentration ammonium bicarbonate solution, low concentration ammonium bicarbonate solution, and ammonium bicarbonate base solution were prepared, respectively, where the concentration of cobalt ions in the cobalt chloride solution was 130 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel sulfate solution was 3 g/L, the concentration of aluminum ions in the aluminum sulfate solution was 12.8 g/L, the molar ratio of a complexing agent to aluminum ions was 1:10, the concentration of bicarbonate of ammonium in the high concentration ammonium bicarbonate solution was 237 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in the low concentration ammonium bicarbonate solution was 120 g/L and the concentration of ammonium bicarbonate of ammonium in the ammonium bicarbonate base solution was 40 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de bicarbonate d’ammonium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de bicarbonate d’ammonium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,2. Sous agitation à une température de 41,8°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 7,5 L/h et le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 0,75 L/h, le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,6 et 8,0, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 9 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The ammonium bicarbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the ammonium bicarbonate base solution was such that the palette of The lowest agitation was submerged and the pH of the base solution was 8.2. With stirring at a temperature of 41.8°C and a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the aluminum sulfate solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution were added in parallel flow , where the flow rate of the cobalt chloride solution was 7.5 L/h and the flow rate of the aluminum sulfate solution was 0.75 L/h, the flow rate of the ammonium bicarbonate solution at High concentration was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.6 and 8.0, and the parallel flow addition was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 9 μm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 45,5°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate de nickel, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 15 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 1,5 L/h, le débit de la solution de sulfate de nickel était de 1,5 L/h et le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,0 et 7,2. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 80% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 80% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 18,3 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 45.5°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the cobalt chloride solution Nickel sulfate, aluminum sulfate solution, and low concentration ammonium bicarbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the chloride solution flow of cobalt was 15 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 1.5 L/h, the flow rate of the nickel sulfate solution was 1.5 L/h and the flow rate of the Low concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted via the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.0 and 7.2. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 80% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 80% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 18.3 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge, et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution de bicarbonate d’ammonium à une température de 60°C pendant 30 min, où la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium était de 25 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 110°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 1,1%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration, and the obtained filtered material was washed with ammonium bicarbonate solution at a temperature of 60°C for 30 min, where the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate solution was 25 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 110°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 1.1%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple 2Example 2

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution de chlorure de cobalt, une solution de sulfate de nickel, une solution de sulfate d’aluminium, une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et une solution de base de bicarbonate d’ammonium ont été préparées, respectivement, où la concentration d’ions cobalt dans la solution de chlorure de cobalt était de 100 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sulfate de nickel était de 3 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sulfate d’aluminium était de 12,8 g/L, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 1:10, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration était de 237 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration était de 142 g/L et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium était de 40 g/L.Solution preparation: Cobalt chloride solution, nickel sulfate solution, aluminum sulfate solution, high concentration ammonium bicarbonate solution, low concentration ammonium bicarbonate solution, and ammonium bicarbonate base solution were prepared, respectively, where the concentration of cobalt ions in the cobalt chloride solution was 100 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel sulfate solution was 3 g/L, the concentration of aluminum ions in the aluminum sulfate solution was 12.8 g/L, the molar ratio of a complexing agent to aluminum ions was 1:10, the concentration of bicarbonate of ammonium in the high concentration ammonium bicarbonate solution was 237 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in the low concentration ammonium bicarbonate solution was 142 g/L and the concentration of ammonium bicarbonate of ammonium in the ammonium bicarbonate base solution was 40 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : la solution de base de bicarbonate d’ammonium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de bicarbonate d’ammonium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,2. Sous agitation à une température de 41,5°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 10,3 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 0,75 L/h, le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,7 et 8,1, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 8,5 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The ammonium bicarbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the ammonium bicarbonate base solution was such that the palette of The lowest agitation was submerged and the pH of the base solution was 8.2. With stirring at a temperature of 41.5°C and a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the aluminum sulfate solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution were added in parallel flow , where the flow rate of the cobalt chloride solution was 10.3 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 0.75 L/h, the flow rate of the ammonium bicarbonate solution at High concentration was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.7 and 8.1, and the parallel flow addition was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 8.5 µm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 45,3°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate de nickel, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 20,6 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 1,5 L/h, le débit de la solution de sulfate de nickel était de 1,5 L/h et le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,1 et 7,3. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 83% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 83% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 18,2 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 45.3°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the solution of cobalt chloride, the solution of Nickel sulfate, aluminum sulfate solution, and low concentration ammonium bicarbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the chloride solution flow of cobalt was 20.6 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 1.5 L/h, the flow rate of the nickel sulfate solution was 1.5 L/h, and the flow rate of the low concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted via the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.1 and 7.3. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 83% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 83% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 18.2 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution de bicarbonate d’ammonium à une température de 60°C pendant 30 min, où la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium était de 22 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 110°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 1,1%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with ammonium bicarbonate solution at a temperature of 60°C for 30 min, where the concentration of ammonium bicarbonate in ammonium bicarbonate solution was 22 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 110°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 1.1%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple 3Example 3

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution de chlorure de cobalt, une solution de sulfate de nickel, une solution de sulfate d’aluminium, une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et une solution de base de bicarbonate d’ammonium ont été préparées, respectivement, où la concentration d’ions cobalt dans la solution de chlorure de cobalt était de 120 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sulfate de nickel était de 3 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sulfate d’aluminium était de 12,8 g/L, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 1:10, l’agent complexant était l’acide éthylènediaminetétraacétique disodique, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration était de 237 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration était de 142 g/L, et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium était de 40 g/L.Solution preparation: Cobalt chloride solution, nickel sulfate solution, aluminum sulfate solution, high concentration ammonium bicarbonate solution, low concentration ammonium bicarbonate solution, and ammonium bicarbonate base solution were prepared, respectively, where the concentration of cobalt ions in the cobalt chloride solution was 120 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel sulfate solution was 3 g/L, the concentration of aluminum ions in the aluminum sulfate solution was 12.8 g/L, the molar ratio of a complexing agent to aluminum ions was 1:10, the complexing agent was disodium ethylenediaminetetraacetic acid, the concentration of ammonium bicarbonate in the high concentration ammonium bicarbonate solution was 237 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in the low concentration ammonium bicarbonate solution was was 142 g/L, and the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate base solution was 40 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de bicarbonate d’ammonium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de bicarbonate d’ammonium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,1. Sous agitation à une température de 40,7°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 8,3 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 0,75 L/h, le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,7 et 8,1, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 7,9 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The ammonium bicarbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the ammonium bicarbonate base solution was such that the palette of The lowest agitation was submerged and the pH of the base solution was 8.1. Under stirring at a temperature of 40.7°C and a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the aluminum sulfate solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution were added in parallel flow , where the flow rate of the cobalt chloride solution was 8.3 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 0.75 L/h, the flow rate of the ammonium bicarbonate solution was High concentration was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.7 and 8.1, and the parallel flow addition was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 7.9 µm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 45,6°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate de nickel, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 16,5 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 1,5 L/h, le débit de la solution de sulfate de nickel était de 1,5 L/h et le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,1 et 7,3. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 81% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 81% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 18,4 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 45.6°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the cobalt chloride solution Nickel sulfate, aluminum sulfate solution, and low concentration ammonium bicarbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the chloride solution flow of cobalt was 16.5 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 1.5 L/h, the flow rate of the nickel sulfate solution was 1.5 L/h, and the flow rate of the low concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted via the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.1 and 7.3. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 81% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 81% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 18.4 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution de bicarbonate d’ammonium à une température de 60°C pendant 30 min, où la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium était de 23 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 110°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 2,2%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with ammonium bicarbonate solution at a temperature of 60°C for 30 min, where the concentration of ammonium bicarbonate in ammonium bicarbonate solution was 23 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 110°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 2.2%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple 4Example 4

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution de chlorure de cobalt, une solution de sulfate de nickel, une solution de sulfate d’aluminium, une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et une solution de base de bicarbonate d’ammonium ont été préparées, respectivement, où la concentration d’ions cobalt dans la solution de chlorure de cobalt était de 120 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sulfate de nickel était de 10 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sulfate d’aluminium était de 15 g/L, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 1:10, l’agent complexant était le citrate d’ammonium, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration était de 220 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration était de 120 g/L, et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium était de 80 g/L.Solution preparation: Cobalt chloride solution, nickel sulfate solution, aluminum sulfate solution, high concentration ammonium bicarbonate solution, low concentration ammonium bicarbonate solution, and ammonium bicarbonate base solution were prepared, respectively, where the concentration of cobalt ions in the cobalt chloride solution was 120 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel sulfate solution was 10 g/L, the concentration of aluminum ions in the aluminum sulfate solution was 15 g/L, the molar ratio of a complexing agent to aluminum ions was 1:10, the complexing agent was ammonium citrate, the concentration of ammonium bicarbonate in the high concentration ammonium bicarbonate solution was 220 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in the low concentration ammonium bicarbonate solution was 120 g/L, and the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate base solution was 80 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de bicarbonate d’ammonium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de bicarbonate d’ammonium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,5. Sous agitation à une température de 38,1°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 3,5 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 0,27 L/h, le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration a été par ajusté l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,7 et 8,1, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 7,2 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The ammonium bicarbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the ammonium bicarbonate base solution was such that the palette of The lowest agitation was submerged and the pH of the base solution was 8.5. With stirring at a temperature of 38.1°C and a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the aluminum sulfate solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution were added in parallel flow , where the flow rate of the cobalt chloride solution was 3.5 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 0.27 L/h, the flow rate of the ammonium bicarbonate solution was High concentration was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.7 and 8.1, and parallel flow addition was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 7.2 µm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 54,8°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate de nickel, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 16,5 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 1,2 L/h, le débit de la solution de sulfate de nickel était de 0,45 L/h et le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,1 et 7,3. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction était de 81% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 81% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 19,6 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 54.8°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the cobalt chloride solution Nickel sulfate, aluminum sulfate solution, and low concentration ammonium bicarbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the chloride solution flow of cobalt was 16.5 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 1.2 L/h, the flow rate of the nickel sulfate solution was 0.45 L/h, and the flow rate of the low concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted via the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.1 and 7.3. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 81% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was maintained to 81% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 19.6 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution de bicarbonate d’ammonium à une température de 50°C pendant 60 min, où la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium était de 10 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 90°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 2,2%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with ammonium bicarbonate solution at a temperature of 50°C for 60 min, where the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate solution was 10 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 90°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 2.2%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple 5Example 5

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution de chlorure de cobalt, une solution de sulfate de nickel, une solution de sulfate d’aluminium, une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et une solution de base de bicarbonate d’ammonium ont été préparées, respectivement, où la concentration d’ions cobalt dans la solution de chlorure de cobalt était de 120 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sulfate de nickel était de 1 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sulfate d’aluminium était de 5 g/L, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 0,5:10, l’agent complexant était l’acide tartrique, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration était de 230 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration était de 179 g/L, et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium était de 120 g/L.Solution preparation: Cobalt chloride solution, nickel sulfate solution, aluminum sulfate solution, high concentration ammonium bicarbonate solution, low concentration ammonium bicarbonate solution, and ammonium bicarbonate base solution were prepared, respectively, where the concentration of cobalt ions in the cobalt chloride solution was 120 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel sulfate solution was 1 g/L, the concentration of aluminum ions in the aluminum sulfate solution was 5 g/L, the molar ratio of a complexing agent to aluminum ions was 0.5:10, the complexing agent was tartaric acid, the concentration of ammonium bicarbonate in the high concentration ammonium bicarbonate solution was 230 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in the low concentration ammonium bicarbonate solution was of 179 g/L, and the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate base solution was 120 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de bicarbonate d’ammonium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de bicarbonate d’ammonium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,1. Sous agitation à une température de 44,7°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 15 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 3,47 L/h, le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,7 et 8,1, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 7,9 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The ammonium bicarbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the ammonium bicarbonate base solution was such that the palette of The lowest agitation was submerged and the pH of the base solution was 8.1. With stirring at a temperature of 44.7°C and a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the aluminum sulfate solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution were added in parallel flow , where the flow rate of cobalt chloride solution was 15 L/h, the flow rate of aluminum sulfate solution was 3.47 L/h, the flow rate of high concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.7 and 8.1, and the parallel flow addition was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 7.9 µm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 50,6°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate de nickel, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 16,5 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 3,84 L/h, le débit de la solution de sulfate de nickel était de 4,5 L/h et le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,1 et 7,3. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 81% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 81% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 15,4 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 50.6°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the cobalt chloride solution Nickel sulfate, aluminum sulfate solution, and low concentration ammonium bicarbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the chloride solution flow of cobalt was 16.5 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 3.84 L/h, the flow rate of the nickel sulfate solution was 4.5 L/h, and the flow rate of the low concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted via the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.1 and 7.3. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 81% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 81% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D50of Material generated after the reaction reached 15.4 µm, the feed was stopped to give a suspension of cobalt carbonate.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution de bicarbonate d’ammonium à une température de 60°C pendant 10 min, où la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium était de 50 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 100°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 2,2%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with ammonium bicarbonate solution at a temperature of 60°C for 10 min, where the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate solution was 50 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 100°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 2.2%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple Comparatif 1Comparative Example 1

La seule différence entre cet exemple comparatif et l’Exemple 1 était que la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration n’était pas contenue dans cet exemple comparatif.The only difference between this comparative example and Example 1 was that the low concentration ammonium bicarbonate solution was not contained in this comparative example.

Exemple Comparatif 2Comparative Example 2

La seule différence entre cet exemple comparatif et l’Exemple 1 était que la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration n’était pas contenue dans cet exemple comparatif.The only difference between this comparative example and Example 1 was that the high concentration ammonium bicarbonate solution was not contained in this comparative example.

Exemple Comparatif 3Comparative Example 3

La seule différence entre cet exemple comparatif et l’Exemple 1 était que la solution de sulfate d’aluminium ne contenait aucun agent complexant dans cet exemple comparatif.The only difference between this comparative example and Example 1 was that the aluminum sulfate solution did not contain any complexing agent in this comparative example.

Exemple Comparatif 4Comparative Example 4

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution mixte, une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et une solution de base de bicarbonate d’ammonium ont été préparées, respectivement, où les concentrations d’ions cobalt, d’ions nickel et d’ions aluminium dans la solution mixte étaient de 130 g/L, 0,3 g/L et 1,28 g/L, respectivement, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 1:10, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration était de 237 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration était de 120 g/L, et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium était de 40 g/L.Solution preparation: Mixed solution, high concentration ammonium bicarbonate solution, low concentration ammonium bicarbonate solution and base ammonium bicarbonate solution were prepared, respectively, where the concentrations of cobalt ions, nickel ions and aluminum ions in the mixed solution were 130 g/L, 0.3 g/L and 1.28 g/L, respectively, the molar ratio of a complexing agent to the aluminum ions was 1:10, the concentration of ammonium bicarbonate in the high concentration ammonium bicarbonate solution was 237 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in the low concentration ammonium bicarbonate solution was concentration was 120 g/L, and the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate base solution was 40 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de bicarbonate d’ammonium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de bicarbonate d’ammonium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,2. Sous agitation à une température de 41,8°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution mixte et la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution mixte était de 7,5 L/h, le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,6 et 8,0, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 9 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The ammonium bicarbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the ammonium bicarbonate base solution was such that the palette of The lowest agitation was submerged and the pH of the base solution was 8.2. Under stirring at a temperature of 41.8°C and a frequency of 20 Hz, the mixed solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution were added in parallel flow, where the flow rate of the mixed solution was 7 .5 L/h, the flow rate of high concentration ammonium bicarbonate solution was adjusted through a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.6 and 8 ,0, and the addition in parallel flow was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 9 μm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 45,5°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution mixte et la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution mixte était de 15 L/h, et le débit de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,0 et 7,2. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 80% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 80% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 18,3 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 45.5°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the mixed solution and the bicarbonate solution of ammonium at low concentration were then added in parallel flow to the seed crystal of cobalt carbonate in the reaction vessel, where the flow rate of the mixed solution was 15 L/h, and the flow rate of the ammonium bicarbonate solution at Low concentration was adjusted through the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.0 and 7.2. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 80% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 80% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 18.3 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution de bicarbonate d’ammonium à une température de 60°C pendant 30 min, où la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium était de 25 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 110°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 1,1%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with ammonium bicarbonate solution at a temperature of 60°C for 30 min, where the concentration of ammonium bicarbonate in the ammonium bicarbonate solution was 25 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 110°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 1.1%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple Comparatif 5Comparative Example 5

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution de chlorure de cobalt, une solution de sulfate de nickel, une solution de sulfate d’aluminium, une solution de carbonate de sodium à haute concentration, une solution de carbonate de sodium à faible concentration et une solution de base de carbonate de sodium ont été préparées, respectivement, où la concentration d’ions cobalt dans la solution de chlorure de cobalt était de 130 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sulfate de nickel était de 3 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sulfate d’aluminium était de 12,8 g/L, le rapport molaire d’un agent complexant sur les ions aluminium était de 1:10, la concentration de carbonate de sodium dans la solution de carbonate de sodium à haute concentration était de 237 g/L, la concentration de carbonate de sodium dans la solution de carbonate de sodium à faible concentration était de 120 g/L et la concentration de carbonate de sodium dans la solution de base de carbonate de sodium était de 40 g/L.Solution preparation: Cobalt chloride solution, nickel sulfate solution, aluminum sulfate solution, high concentration sodium carbonate solution, low concentration sodium carbonate solution, and sodium carbonate solution sodium carbonate base were prepared, respectively, where the concentration of cobalt ions in the cobalt chloride solution was 130 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel sulfate solution was 3 g/ L, the concentration of aluminum ions in the aluminum sulfate solution was 12.8 g/L, the molar ratio of a complexing agent to aluminum ions was 1:10, the concentration of sodium carbonate in the high concentration sodium carbonate solution was 237 g/L, the concentration of sodium carbonate in the low concentration sodium carbonate solution was 120 g/L, and the concentration of sodium carbonate in the base solution was 120 g/L of sodium carbonate was 40 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de carbonate de sodium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de carbonate de sodium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,2. Sous agitation à une température de 41,8°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de carbonate de sodium à haute concentration ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 7,5 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 0,75 L/h, le débit de la solution de carbonate de sodium à haute concentration a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,6 et 8,0, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 9 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The sodium carbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the sodium carbonate base solution was such that the stirring paddle lower was submerged and the pH of the base solution was 8.2. With stirring at a temperature of 41.8°C and a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the aluminum sulfate solution and the sodium carbonate solution at high concentration were added in parallel flow, where the flow rate of cobalt chloride solution was 7.5 L/h, the flow rate of aluminum sulfate solution was 0.75 L/h, the flow rate of high concentration sodium carbonate solution was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.6 and 8.0, and parallel flow addition was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 9 μm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 45,5°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution de chlorure de cobalt, la solution de sulfate de nickel, la solution de sulfate d’aluminium et la solution de carbonate de sodium à faible concentration ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution de chlorure de cobalt était de 15 L/h, le débit de la solution de sulfate d’aluminium était de 1,5 L/h, le débit de la solution de sulfate de nickel était de 1,5 L/h et le débit de la solution de carbonate de sodium à faible concentration a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,0 et 7,2. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 80% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 80% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 18,3 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 45.5°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the cobalt chloride solution, the cobalt chloride solution Nickel sulfate, aluminum sulfate solution, and low concentration sodium carbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the flow of nickel chloride solution cobalt solution was 15 L/h, the flow rate of the aluminum sulfate solution was 1.5 L/h, the flow rate of the nickel sulfate solution was 1.5 L/h, and the flow rate of the solution Low concentration sodium carbonate was adjusted via the PLC control system to maintain the pH at the seed crystal growth stage between 7.0 and 7.2. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 80% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 80% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 18.3 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec une solution d’eau pure à une température de 60°C pendant 30 min, où la concentration d’eau pure dans la solution d’eau pure était de 25 g/L. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 110°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit inférieure à 1,1%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with a pure water solution at a temperature of 60°C for 30 min, where the concentration of pure water in the solution of pure water was 25 g/L. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again, and the obtained filtered material was dried at 110°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was less than 1.1%, then sieved. through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple Comparatif 6Comparative Example 6

Cet exemple fournit un procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel. Le procédé de préparation comprend les étapes suivantes.This example provides a process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel. The preparation process includes the following steps.

Préparation de la solution : Une solution saline mixte, une solution de carbonate de sodium, une solution d’ammoniac aqueux et une solution de base de carbonate de sodium ont été préparées, respectivement, où dans la solution mixte, la concentration d’ions cobalt dans le chlorure de cobalt était de 130 g/L, la concentration d’ions aluminium était de 1,28 g/L, et la concentration de nickel dans une solution de sulfate de nickel était de 0,3 g/L ; la concentration de carbonate de sodium dans la solution de carbonate de sodium était de 120 g/L, la fraction massique d’ammoniac aqueux dans la solution d’ammoniac aqueux était de 10%, et la concentration de carbonate de sodium dans la solution de base de carbonate de sodium était de 40 g/L.Solution preparation: Mixed saline solution, sodium carbonate solution, aqueous ammonia solution and sodium carbonate base solution were prepared, respectively, where in the mixed solution, the concentration of cobalt ions in cobalt chloride was 130 g/L, the concentration of aluminum ions was 1.28 g/L, and the concentration of nickel in nickel sulfate solution was 0.3 g/L; the concentration of sodium carbonate in the sodium carbonate solution was 120 g/L, the mass fraction of aqueous ammonia in the aqueous ammonia solution was 10%, and the concentration of sodium carbonate in the solution of sodium carbonate base was 40 g/L.

Préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : La solution de base de carbonate de sodium a été ajoutée à une cuve de réaction de 300 L, où le volume de la solution de base de carbonate de sodium était tel que la palette d’agitation la plus basse était immergée et le pH de la solution de base était de 8,5. Sous agitation à une température de 45,3°C et à une fréquence de 20 Hz, la solution mixte et la solution de carbonate de sodium ont été ajoutées en écoulement parallèle, où le débit de la solution mixte était de 7,5 L/h, le débit de la solution de carbonate de sodium a été ajusté par l’intermédiaire d’un système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de synthèse de cristal germe entre 7,3 et 7,4, et l’ajout en écoulement parallèle a été effectué pendant 15 h. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 7,3 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner un cristal germe de carbonate de cobalt.Preparation of cobalt carbonate seed crystal: The sodium carbonate base solution was added to a 300 L reaction vessel, where the volume of the sodium carbonate base solution was such that the stirring paddle lower was submerged and the pH of the base solution was 8.5. With stirring at a temperature of 45.3°C and a frequency of 20 Hz, the mixed solution and the sodium carbonate solution were added in parallel flow, where the flow rate of the mixed solution was 7.5 L/ h, the flow rate of sodium carbonate solution was adjusted via a PLC control system to keep the pH at the seed crystal synthesis stage between 7.3 and 7.4, and adding in Parallel flow was carried out for 15 h. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 7.3 µm, the feeding was stopped to yield a seed crystal of cobalt carbonate.

Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : La température de réaction a été augmentée à 45,7°C, et sous agitation à la fréquence de 20 Hz, la solution mixte et la solution de carbonate de sodium ont ensuite été ajoutées en écoulement parallèle au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction, où le débit de la solution mixte était de 15 L/h, et le débit de la solution de carbonate de sodium a été ajusté par l’intermédiaire du système de commande PLC pour maintenir le pH au stade de croissance de cristal germe entre 7,2 et 7,4. De l’ammoniac aqueux a été ajouté en écoulement parallèle, où la concentration d’ammoniac aqueux dans le système réactionnel a été régulée entre 0,5 et 1 g/L. Lorsque le volume de la solution de réaction dans la cuve de réaction représentait 80% du volume de la cuve de réaction, la solution de réaction a été concentrée et le surnageant a été éliminé, où le volume de la solution de réaction a été maintenu à 80% du volume de la cuve de réaction dans le processus de concentration. Lorsque le D50du matériau généré après la réaction a atteint 18,3 µm, l’alimentation a été arrêtée pour donner une suspension de carbonate de cobalt.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: The reaction temperature was increased to 45.7°C, and with stirring at a frequency of 20 Hz, the mixed solution and the sodium carbonate solution were then added in parallel flow to the cobalt carbonate seed crystal in the reaction vessel, where the flow rate of the mixed solution was 15 L/h, and the flow rate of the sodium carbonate solution was adjusted by the Intermediate PLC control system to keep the pH at seed crystal growth stage between 7.2 and 7.4. Aqueous ammonia was added in parallel flow, where the concentration of aqueous ammonia in the reaction system was regulated between 0.5 and 1 g/L. When the volume of the reaction solution in the reaction vessel was 80% of the volume of the reaction vessel, the reaction solution was concentrated and the supernatant was removed, where the volume of the reaction solution was kept at 80% of the reaction vessel volume in the concentration process. When the D 50 of the material generated after the reaction reached 18.3 µm, the feeding was stopped to yield a cobalt carbonate slurry.

La suspension de carbonate de cobalt obtenue a été soumise à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été lavé avec de l’eau pure à une température de 60°C pendant 30 min. Le matériau filtré lavé a été soumis à nouveau à une filtration centrifuge et le matériau filtré obtenu a été séché à 110°C pendant 12 h jusqu’à ce que la teneur en humidité du matériau filtré soit de 2,6%, puis tamisé à travers un tamis vibrant de maille 300 pour donner un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.The obtained cobalt carbonate suspension was subjected to centrifugal filtration and the obtained filtered material was washed with pure water at a temperature of 60°C for 30 min. The washed filtered material was subjected to centrifugal filtration again and the obtained filtered material was dried at 110°C for 12 h until the moisture content of the filtered material was 2.6%, then sieved at through a 300 mesh vibrating screen to yield a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.

Exemple Expérimental 1Experimental Example 1

Les morphologies des cristaux germes de carbonate de cobalt et des précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel obtenus ont été testées, et les résultats sont présentés dans les à . La est l’image au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple 1, la est l’image au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple 2 ; la est l’image au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple 1, la est l’image au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple Comparatif 1, la est l’image au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple Comparatif 2, et la est l’image au microscope électronique à balayage du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple Comparatif 6. Comme on peut le voir sur les à , les précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel obtenus dans les Exemples 1 à 3 ont des flocons accumulés de manière coupante sur la surface, aucune micropoudre ni nucléation ne se produisent, et les précurseurs ont une bonne sphéricité des particules et une bonne uniformité de taille de particules ; comme le montrent les images en coupe transversale CP, l’intérieur des précurseurs est lisse, aucune ségrégation ne se produit, la distribution des éléments est uniforme, la couche interne de la particule est compacte et la couche externe de la particule a une porosité élevée dans une certaine mesure, ce qui est lié au fait que les précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel ont une structure en vrac dans la couche interne et une structure en flocons dans la couche externe. Comme on peut le voir sur la , la couche externe du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple Comparatif 1 est sérieusement ségréguée ; comme le montre l’image en coupe transversale CP, les couches interne et externe de la particule sont sérieusement ségréguées , avec une ségrégation radiale, la distribution des éléments n’est pas uniforme et la couche interne de la particule est compacte, ce qui est lié à la structure en vrac de la particule primaire. Comme on peut le voir sur la , le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple Comparatif 2 présente des particules et des flocons mélangés dans une structure coupante sur la surface ; comme le montre l’image en coupe transversale CP, l’intérieur de la particule est sérieusement ségrégué, la distribution des éléments n’est pas uniforme, la couche interne de la particule est compacte et la couche externe de la particule a une porosité élevée dans une certaine mesure, ce qui est lié au fait que le carbonate de cobalt a une structure en vrac dans la couche interne et une structure en flocons dans la couche externe. Comme on peut le voir sur la , la surface du précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel obtenu dans l’Exemple Comparatif 6 est sérieusement ségréguée, et une nucléation se produit dans une certaine mesure ; comme le montre l’image en coupe transversale CP, l’intérieur de la particule est sérieusement ségrégué, la distribution des éléments n’est pas uniforme et la couche interne de la particule est compacte, ce qui est lié à la structure en vrac de la particule primaire.The morphologies of the cobalt carbonate seed crystals and cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel obtained were tested, and the results are presented in the has . There is the scanning electron microscope image of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Example 1, the is the scanning electron microscope image of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Example 2; there is the scanning electron microscope image of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Example 1, the is the scanning electron microscope image of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 1, the is the scanning electron microscope image of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 2, and the is the scanning electron microscope image of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 6. As can be seen in the has , the cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel obtained in Examples 1 to 3 have sharply accumulated flakes on the surface, no micropowder or nucleation occurs, and the precursors have good sphericity particles and good particle size uniformity; as shown in the CP cross-section images, the interior of the precursors is smooth, no segregation occurs, the distribution of elements is uniform, the inner layer of the particle is compact, and the outer layer of the particle has high porosity to some extent, which is related to the fact that cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel have a bulk structure in the inner layer and a flake structure in the outer layer. As can be seen on the , the outer layer of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 1 is seriously segregated; As shown in the CP cross-section image, the inner and outer layers of the particle are seriously segregated, with radial segregation, the distribution of elements is not uniform, and the inner layer of the particle is compact, which is related to the bulk structure of the primary particle. As can be seen on the , the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 2 has particles and flakes mixed in a cutting structure on the surface; as shown in the CP cross-section image, the interior of the particle is seriously segregated, the distribution of elements is not uniform, the inner layer of the particle is compact, and the outer layer of the particle has high porosity to some extent, which is related to the fact that cobalt carbonate has a bulk structure in the inner layer and a flake structure in the outer layer. As can be seen on the , the surface of the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel obtained in Comparative Example 6 is seriously segregated, and nucleation occurs to a certain extent; As shown in the CP cross-section image, the interior of the particle is seriously segregated, the distribution of elements is not uniform, and the inner layer of the particle is compact, which is related to the bulk structure of the primary particle.

Exemple Expérimental 2Experimental Example 2

Les précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel obtenus dans les Exemples 1 à 5 et les Exemples Comparatifs 1 à 6 ont chacun été chauffés à 300°C à une vitesse de 3°C/min dans une atmosphère d’air et calcinés pendant 3 h, puis ont été chauffés à 700°C à une vitesse de 3°C/min, calcinés pendant 3 h et refroidis par refroidissement au four pour donner du tétroxyde de tricobalt. Le tétroxyde de tricobalt obtenu a été mélangé avec du carbonate de lithium et calciné pour préparer du cobaltate de lithium. Avec du cobaltate de lithium comme électrode positive et une feuille métallique de lithium comme électrode négative, une pile bouton a été préparée. Avec une tension de charge/décharge comprise dans la plage allant de 3,0 V à 4,65 V, la capacité spécifique de décharge initiale a été testée à un taux de 0,1 C, et le taux de rétention de capacité a été testé par cyclage de la batterie pendant 50 cycles à un taux de 0,5 C. Les résultats des tests sont présentés dans le [Tableau 1].The cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6 were each heated to 300°C at a rate of 3°C/min in an atmosphere of air and calcined for 3 h, then were heated to 700°C at a rate of 3°C/min, calcined for 3 h, and cooled by oven cooling to give tricobalt tetroxide. The resulting tricobalt tetroxide was mixed with lithium carbonate and calcined to prepare lithium cobaltate. With lithium cobaltate as the positive electrode and lithium metal foil as the negative electrode, a button cell battery was prepared. With a charge/discharge voltage in the range of 3.0 V to 4.65 V, the initial specific discharge capacity was tested at a rate of 0.1 C, and the capacity retention rate was tested by cycling the battery for 50 cycles at a rate of 0.5 C. The test results are shown in [Table 1].

Capacité spécifique de décharge initiale (mAg/g)Specific initial discharge capacity (mAg/g) Taux de rétention de capacité /%Capacity retention rate /% Exemple 1Example 1 190,3190.3 88,688.6 Exemple 2Example 2 191,5191.5 89,189.1 Exemple 3Example 3 190,5190.5 89,789.7 Exemple 4Example 4 190,8190.8 88,988.9 Exemple 5Example 5 191,3191.3 88,288.2 Exemple Comparatif 1Comparative Example 1 184,5184.5 83,283.2 Exemple Comparatif 2Comparative Example 2 185,3185.3 81,681.6 Exemple Comparatif 3Comparative Example 3 183,3183.3 84.184.1 Exemple Comparatif 4Comparative Example 4 184,1184.1 82,882.8 Exemple Comparatif 5Comparative Example 5 187,4187.4 76,576.5 Exemple Comparatif 6Comparative Example 6 188,5188.5 78,278.2

Comme le montre le [Tableau 1°, les batteries préparées à partir des précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel des Exemples 1 à 6 ont une capacité plus élevée et de meilleures performances de cyclage, par rapport aux batteries préparées à partir des précurseurs de carbonate de cobalt co-dopés à l’aluminium et au nickel des Exemples Comparatifs.As shown in Table 1, the batteries prepared from the cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel of Examples 1 to 6 have a higher capacity and better cycling performance, compared to the batteries prepared from the cobalt carbonate precursors co-doped with aluminum and nickel of the Comparative Examples.

Enfin, il convient de noter que les exemples ci-dessus sont utilisés pour illustrer les solutions techniques de la présente demande et ne doivent pas être interprétés comme une limitation de la portée de la présente demande. Bien que la présente demande ait été décrite en détail en référence à des exemples préférés de celle-ci, l’homme du métier comprendra que des modifications ou des substitutions équivalentes des solutions techniques de la présente demande peuvent être apportées sans s’écarter de l’esprit et de la portée des solutions techniques de la présente demande.Finally, it should be noted that the above examples are used to illustrate the technical solutions of this application and should not be construed as a limitation of the scope of this application. Although the present application has been described in detail with reference to preferred examples thereof, those skilled in the art will understand that equivalent modifications or substitutions of the technical solutions of the present application can be made without deviating from the spirit and scope of the technical solutions of this application.

Claims (10)

Procédé de préparation d’un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, comprenant les étapes suivantes :
préparation de la solution : la préparation d’une solution de sel de cobalt, d’une solution de sel de nickel, d’une solution de sel d’aluminium, d’une solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration, d’une solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration et d’une solution de base de bicarbonate d’ammonium, respectivement ; où la concentration d’ions cobalt dans la solution de sel de cobalt est de 100 à 130 g/L, la concentration d’ions nickel dans la solution de sel de nickel est de 1 à 10 g/L, la concentration d’ions aluminium dans la solution de sel d’aluminium est de 5 à 15 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration est de 220 à 240 g/L, la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration est de 120 à 180 g/L et la concentration de bicarbonate d’ammonium dans la solution de base de bicarbonate d’ammonium est de 40 à 120 g/L ;
préparation de cristal germe de carbonate de cobalt : l’ajout de la solution de base de bicarbonate d’ammonium à une cuve de réaction, l’ajout de la solution de sel de cobalt, de la solution de sel d’aluminium et de la solution de bicarbonate d’ammonium à haute concentration en écoulement parallèle avec chauffage et agitation, et la réaction pour générer un cristal germe de carbonate de cobalt ; et
préparation de précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel : puis l’ajout de la solution de sel de cobalt, de la solution de sel de nickel, de la solution de sel d’aluminium et de la solution de bicarbonate d’ammonium à faible concentration au cristal germe de carbonate de cobalt dans la cuve de réaction en écoulement parallèle avec chauffage et agitation ; la filtration du matériau obtenu à partir de la réaction, et le lavage, le séchage et le broyage du matériau filtré obtenu pour obtenir un précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel.
Process for preparing a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, comprising the following steps:
preparation of the solution: the preparation of a cobalt salt solution, a nickel salt solution, an aluminum salt solution, a high concentration ammonium bicarbonate solution, a low concentration ammonium bicarbonate solution and a base ammonium bicarbonate solution, respectively; where the concentration of cobalt ions in the cobalt salt solution is 100 to 130 g/L, the concentration of nickel ions in the nickel salt solution is 1 to 10 g/L, the concentration of nickel ions aluminum in aluminum salt solution is 5 to 15 g/L, the concentration of ammonium bicarbonate in high concentration ammonium bicarbonate solution is 220 to 240 g/L, the concentration of bicarbonate d ammonium in the low concentration ammonium bicarbonate solution is 120 to 180 g/L, and the concentration of ammonium bicarbonate in the basic ammonium bicarbonate solution is 40 to 120 g/L;
preparation of cobalt carbonate seed crystal: adding the ammonium bicarbonate base solution to a reaction vessel, adding the cobalt salt solution, the aluminum salt solution and the high concentration ammonium bicarbonate solution in parallel flow with heating and stirring, and the reaction to generate a cobalt carbonate seed crystal; And
preparation of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel: then adding the cobalt salt solution, the nickel salt solution, the aluminum salt solution and the solution of ammonium bicarbonate at low concentration to the seed crystal of cobalt carbonate in the reaction vessel in parallel flow with heating and stirring; filtering the material obtained from the reaction, and washing, drying and grinding the filtered material obtained to obtain a cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel.
Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel la solution de sel d’aluminium comprend un agent complexant, et le rapport molaire de l’agent complexant sur l’aluminium est de (0,5 à 1):10 ; de préférence, l’agent complexant est au moins l’un parmi l’acide éthylènediaminetétraacétique disodique, le citrate d’ammonium, l’acide citrique, l’acide tartrique ou l’acide sulfosalicylique.Preparation process according to claim 1, wherein the aluminum salt solution comprises a complexing agent, and the molar ratio of the complexing agent to aluminum is (0.5 to 1):10; preferably, the complexing agent is at least one of disodium ethylenediaminetetraacetic acid, ammonium citrate, citric acid, tartaric acid or sulfosalicylic acid. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel dans la préparation de cristal germe de carbonate de cobalt, le chauffage est effectué à une température de 38 à 45°C.A preparation method according to claim 1, wherein in the preparation of cobalt carbonate seed crystal, heating is carried out at a temperature of 38 to 45°C. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel dans la préparation de cristal germe de carbonate de cobalt, le pH de la solution de base est de 8 à 9, le pH de la solution de réaction est régulé pour être compris entre 7,5 et 8,1 dans le processus d’alimentation, et le débit de la solution de sel de cobalt par heure représente 1% à 5% du volume de la cuve de réaction.A preparation method according to claim 1, wherein in the preparation of cobalt carbonate seed crystal, the pH of the base solution is 8 to 9, the pH of the reaction solution is regulated to be between 7.5 and 8.1 in the feeding process, and the flow rate of the cobalt salt solution per hour is 1% to 5% of the volume of the reaction tank. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel dans la préparation de précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, le chauffage est effectué à une température de 45 à 55°C.Preparation method according to claim 1, wherein in the preparation of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, the heating is carried out at a temperature of 45 to 55°C. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel dans la préparation de précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, le pH de la solution de réaction est régulé pour être compris entre 7,0 et 7,5 dans le processus d’alimentation, et le débit de la solution de sel de cobalt par heure représente 1% à 5% du volume de la cuve de réaction.A preparation method according to claim 1, wherein in the preparation of cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, the pH of the reaction solution is regulated to be between 7.0 and 7.5 in the feeding process, and the flow rate of cobalt salt solution per hour is 1% to 5% of the volume of the reaction vessel. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel au moins l’un des critères (a) à (g) suivants est satisfait :
(a) le sel de cobalt est au moins un parmi le chlorure de cobalt, le sulfate de cobalt et/ou le nitrate de cobalt ;
(b) le sel de nickel est au moins un parmi le sulfate de nickel ou le chlorure de nickel ;
(c) le sel d’aluminium est au moins un parmi le chlorure d’aluminium ou le sulfate d’aluminium ;
(d) le D50du cristal germe de carbonate de cobalt est de 7 à 13 µm ;
(e) le D50du matériau obtenu à partir de la réaction est de 15 à 20 μm ;
(f) le solvant utilisé lors du lavage est de l’eau pure ou une solution de bicarbonate d’ammonium ;
(g) le lavage est effectué à une température de 25 à 80°C.
Preparation process according to claim 1, in which at least one of the following criteria (a) to (g) is satisfied:
(a) the cobalt salt is at least one of cobalt chloride, cobalt sulfate and/or cobalt nitrate;
(b) the nickel salt is at least one of nickel sulfate or nickel chloride;
(c) the aluminum salt is at least one of aluminum chloride or aluminum sulfate;
(d) the D 50 of the cobalt carbonate seed crystal is 7 to 13 µm;
(e) the D 50 of the material obtained from the reaction is 15 to 20 μm;
(f) the solvent used in washing is pure water or ammonium bicarbonate solution;
(g) washing is carried out at a temperature of 25 to 80°C.
Précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel, préparé par le procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.Cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel, prepared by the preparation process according to any one of claims 1 to 7. Précurseur de matériau de cathode, dans lequel la matière première de préparation du précurseur de matériau de cathode comprend le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel selon la revendication 8.A cathode material precursor, wherein the raw material for preparing the cathode material precursor comprises the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel according to claim 8. Matériau de cathode, dans lequel la matière première de préparation du matériau de cathode comprend le précurseur de matériau de cathode selon la revendication 9 ou le précurseur de carbonate de cobalt co-dopé à l’aluminium et au nickel selon la revendication 8.A cathode material, wherein the raw material for preparing the cathode material comprises the cathode material precursor according to claim 9 or the cobalt carbonate precursor co-doped with aluminum and nickel according to claim 8.
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