[发明专利]一种体相掺杂稀土元素的四氧化三钴制备方法

说明书

一种体相掺杂稀土元素的四氧化三钴制备方法，涉及用于锂离子电池正极材料。该方法的具体步骤是：将钴盐配制成浓度为50‑150g/L的A溶液；配制浓度为50‑200g/L的氢氧化物溶液，加入一定比例的络合剂后为B溶液；配制一定浓度的稀土元素可溶盐溶液，并加入一定比例的络合剂后为C溶液；采用并流的方法将A和B两种溶液同时加入反应容器中，在强烈搅拌下使两者进行反应，选择合适的时间将C溶液加入反应釜中参与反应；反应完成后过滤，洗涤，干燥，煅烧，得到体相掺杂稀土元素的四氧化三钴产品。利用此工艺，能够制备出激光粒度在3‑25µm，稀土含量在0‑2%且分布均匀的球形或类球形体相掺杂稀土元素的四氧化三钴产品。

技术领域

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池正极材料的体相掺杂稀土元素的四氧化三钴制备方法。

背景技术

自1992年日本索尼公司成功将锂离子电池商品化后，锂离子电池凭借其工作电压高、能量密度高、循环寿命长。自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源并在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。

钴酸锂是目前商业化锂离子电池的主要正极材料。但钴酸锂实际比容量只有140mAh./g左右，仅为其理论容量（274mAh./g）的50%左右；且钴酸锂的抗过充性能较差，在较高充电电压下比容量迅速降低。为克服钴酸锂存在的问题，人们研究采取了多种改性措施和方法。研究证明，在提高正极材料性能，特别是循环性能方面，掺杂是最有效的方法之一，稀土掺杂不仅可以提高晶格的稳定性，而且可以大幅度的提高材料的循环性能。

现有的稀土掺杂钴酸锂生产工艺主要是将稀土氧化物、四氧化三钴、碳酸锂混合，研磨、高温煅烧。这种方法不但能耗高，而且制备的钴酸锂产品中稀土元素分布不均匀，一致性差，不能满足电池行业对体相掺杂稀土元素钴酸锂的要求。

中国发明专利CN201210486483.1，公开了“一种掺杂球形四氧化三钴的制备方法”，具体是将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液，与氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内，并不断进行搅拌使其反应，制备出掺杂球形四氧化三钴。中国发明专利CN200810110753.2，公开了“一种掺杂四氧化三钴的制备方法”，具体是将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液，与含有氨水的氢氧化物溶液同时通入到反应装置内使其反应，再经过洗涤、干燥、煅烧制备出掺杂球形四氧化三钴。上两种专利中的掺杂离子为离子半径较小的粒子，且与本专利中的掺杂离子完全不同。中国发明专利CN201410091324.0公开了“一种稀土元素掺杂的复合钴酸锂正极材料的制备方法”，本发明涉及一种稀土元素掺杂的复合钴酸锂正极材料的制备方法，该方法包括共沉淀法制备出含钕掺杂的复合钴酸锂前驱体，再将钕掺杂复合钴酸锂前驱体与草酸锂混合，二次烧结,降温处理，粉碎、筛分，得到产品，该发明反应工艺较繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的不足而提供一种采用在合成四氧化三钴前驱体阶段就将稀土元素掺入的方式的体相掺杂稀土元素的四氧化三钴制备方法。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：

一种体相掺杂稀土元素的四氧化三钴制备方法，其特征在于具体步骤如下：

a、配制A溶液

以氯化钴、硝酸钴、硫酸钴中的一种或几种混合钴盐溶液为原料，用水配制成浓度为50-150g/L的A溶液；

b、配制B溶液

配制浓度为50-200g/L的氢氧化物溶液，氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一中或两种混合物，加入络合剂后为B溶液，络合剂和氢氧化物物质的量比为0.02-0.2；

c、配制C溶液