[发明专利]一种大粒径均匀掺铝四氧化三钴的制备方法

摘要

本发明涉及一种高电压钴酸锂用四氧化三钴的制备方法。本发明提供了一种掺铝均匀，粒径大且粒度分布均匀的四氧化三钴的制备方法，得到的大粒径掺铝四氧化三钴完全能满足制备4.45V高电压钴酸锂的要求。该方法采用湿法合成大粒径掺铝碳酸钴，首先解决了氢氧化钴(或羟基钴)体系粒径难做大及粒度分布不均匀的问题；针对碳酸钴体系掺铝均匀性问题，从原理上设置参数，防止铝化合物单独析出、聚集，所掺Al元素能均匀分布在四氧化三钴里，粒径达15μm以上，粒度分布均匀；所制得的掺铝四氧化三钴制备成钴酸锂在4.45V下具有高比容量和优秀的循环性能。

主权项

1.一种大粒径均匀掺铝四氧化三钴的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、掺铝碳酸钴合成①将一定量的可溶性铝盐加入钴盐溶液中，配置成相应掺杂量的钴铝混合盐溶液；②向反应釜注入一定量的纯水作为底液，用碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的一种调pH值为7.0～8.0，升温至40～60℃，在140～150rpm的搅拌速度下将一定浓度的钴铝混合盐溶液，以及碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的一种同时加入反应釜中发生沉淀反应，加料过程控制反应溶液pH值在7.0～7.5范围内，反应温度为40～60℃，直至物料生长到粒径达8～10μm，加料完毕，停止搅拌，待固液分层后，将上清液抽走，腾出空间以备继续加料，使晶体继续生长；③将搅拌转速调低至30～40rpm，继续加料，加料过程控制反应溶液pH值在7.0～7.5范围内，反应温度为40～60℃，物料加至反应釜体积的85％时停止加料，关闭搅拌，静置分层，抽上清液，开启搅拌，继续下一次加料，循环上述投料过程9～12次；④当物料粒径生长到14～16μm时，将反应釜物料进行第一次分釜，即将一半物料转移至陈化槽，留一半在反应釜继续投料，保持反应条件不变，晶体进行快速生长反应，每次启动加料时当物料加至反应釜体积的85％时停止加料，关闭搅拌，静置分层，抽上清液，开启搅拌，再启动下一次加料，继续循环投料9～12次；⑤当晶体粒径达到17～19μm时，将反应釜物料进行第二次分釜，即将一半物料转移至陈化槽，留一半在反应釜继续投料，保持反应条件不变，晶体进行修复生长反应，每次启动加料时当物料加至反应釜体积的85％时停止加料，关闭搅拌，静置分层，抽上清液，开启搅拌，再启动下一次加料，继续循环投料5～7次，此时晶体粒径达20～23μm，合成完毕，得到掺铝碳酸钴浆料；步骤二、掺铝碳酸钴洗涤将掺铝碳酸钴浆料进行脱水，然后用浓度为10～50g/L的碳酸氢铵或碳酸铵溶液、或者溶解有CO2的水溶液洗涤掺铝碳酸钴，去除相应的阴离子，同时防止表面铝的沉淀物发生水解产生片状析出物，从而导致表面铝分布不均匀；步骤三、掺铝碳酸钴热分解将步骤二洗涤后掺铝碳酸钴进行干燥，然后将所得球形掺铝碳酸钴在推板窑或回转窑上热分解，控制热分解的低温段温度为300～500℃，高温段温度为700～800℃，在空气气氛中煅烧，防止铝以氧化铝单独析出，最终得到由内而外铝均匀分布的大粒径掺铝四氧化三钴。