[发明专利]一种铝掺杂钴酸锂正极材料的制备方法

说明书

一种铝掺杂钴酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：将钴铝混合溶液和氢氧化钠溶液并流匀速加入到旋转液膜反应装置中，通入氮气保护，在35℃~70℃条件下钴铝离子快速成核，形成浆料；将浆料转入晶化釜中晶化2~4h后，浆料离心水洗处理，得到钴铝类水滑石滤饼；将钴铝类水滑石滤饼加入到共沉淀反应釜中，向共沉淀反应釜中加入碳酸铵溶液，通入钴盐溶液、氧化剂以及氢氧化钠溶液，调节反应液的pH在9.5~11，得到铝掺杂四氧化三钴；将铝掺杂四氧化三钴与碳酸锂球磨混合，高温烧结后，得到铝掺杂钴酸锂正极材料。本发明所提供的制备方法，不仅减少材料加工成本，而且可在同一反应釜中连续生产多种规格产品，提高生产效率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种镍钴锰三元前驱体及其制备方法。

背景技术

钴酸锂是占据锂电池市场的主要正极材料之一，表现出优良的电化学性能，具有工作电压高、放电平稳、比能量高、循环性能好等优点。钴酸锂的合成方法主要可分为固相法和软化学法两大类，而软化学法又可以细分为溶胶-凝胶法，共沉淀法等等。共沉淀法往往是通过合成钴酸锂的前驱体，并对前驱体进行结构和形貌上的把控，从而最终影响到钴酸锂的性能。

为了进一步优化正极材料的性能，可在钴酸锂基础上掺杂和包覆第三元金属组分，此类公开的合成方法很多。例如，申请号为201610327385.1的发明专利中提到一种高温倍率型钴酸锂正极材料及其制备方法中，采用共沉淀法制备钴与掺杂元素的碳酸盐前驱体，通过进一步高温预处理得到掺杂型四氧化三钴，最终混锂煅烧成掺杂型钴酸锂正极材料。申请号201410043294.6的专利公开了一种钴酸锂正极材料的制备方法，首先制备钴的碳酸盐或氢氧化物前驱体，将此前驱体预烧成四氧化三钴，再混合添加剂与锂化合物烧结成钴酸锂半成品，最后将所述半成品、锂化合物和包覆元素烧结成钴酸锂正极材料。

上述技术手段都是通过共沉淀法制备前驱体来烧结成钴酸锂，虽然都达到了体相掺杂或包覆的效果，但是所制备的前驱体都需要通过焙烧形成四氧化三钴，增加了生产成本。在实际生产中，面对多种掺杂规格的钴酸锂市场，如何在最有限的资源内生产满足市场需求的产品，最大限度的降低原料带来的成本，是一直有待解决的问题。

发明内容

鉴于以上技术上的不足，本发明的目的在于提供一种铝掺杂钴酸锂正极材料的制备方法。

为达到上述目的，一种铝掺杂钴酸锂正极材料的制备方法，依次包括以下步骤：

步骤（1），将钴铝混合溶液和氢氧化钠溶液并流匀速加入到旋转液膜反应装置中，向旋转液膜反应装置中通入氮气保护，在35℃~70℃条件下，所述氢氧化钠和钴铝混合溶液中的钴铝离子快速成核，形成浆料，控制所得浆料pH在9.5~10.5，浆料中的所述核为钴铝类水滑石，该钴铝类水滑石的平均粒径在0.5~1.5μm；

步骤（2），将所述步骤（1）所得浆料转入晶化釜中晶化2~4h后，浆料离心水洗处理，得到钴铝类水滑石滤饼；

步骤（3），将所述钴铝类水滑石滤饼加入到共沉淀反应釜中，调节所述共沉淀反应釜内的温度至25~65℃，向共沉淀反应釜中加入碳酸铵溶液，搅拌1~2h；调节共沉淀反应釜中反应体系的pH至9.5~11，调节温度至75~90℃，搅拌1~2h；向共沉淀反应釜中匀速通入钴盐溶液和氧化剂，同时通入氢氧化钠溶液，调节共沉淀反应釜中反应液的pH在9.5~11，反应过程剧烈搅拌，将所得浆料离心水洗干燥处理，得到铝掺杂四氧化三钴；

步骤（4），将所述步骤（3）得到的铝掺杂四氧化三钴与碳酸锂球磨混合，高温烧结后，经过粉碎、过筛处理得到铝掺杂钴酸锂正极材料。

作为优选，在所述步骤（1）中，所述钴铝混合溶液中的钴铝为硫酸盐、硝酸盐及氯化物的一种或多种，其中，钴和铝的摩尔比为2~5：1。也就是说，钴铝混合溶液中的钴盐为钴硫酸盐、钴硝酸盐及钴氯化物的一种或多种，铝盐为铝硫酸盐、铝硝酸盐及铝氯化物的一种或多种。