[发明专利]一种钴酸锂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钴酸锂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将钴金属单质和/或钴金属氧化物、掺杂剂、氧化剂Ⅰ、水、导电金属盐和任选的含氨溶液混合进行化学腐蚀结晶反应，通过控制氧化剂Ⅰ、水、导电金属盐溶液和含氨溶液的加入量及加入速率以将反应体系的氧化还原电位ORP值控制在100mv以下、络合剂浓度控制在0.1~20g/L、电导率控制在100uS/cm以上，使得钴金属单质和/或钴金属氧化物以及掺杂剂转化为相应的金属氢氧化物，反应结束后将所得反应产物进行磁选得到磁性颗粒和浆料；

S2、将所述浆料在氧化剂Ⅱ和催化剂的存在下采用碱液进行陈化碱洗以去除浆料中的游离阴离子，陈化碱洗合格后进行固液分离得到固体颗粒和滤液，之后将所述固体颗粒洗涤干燥后得到游离阴离子含量为100ppm以下的含钴前驱体，再将所述含钴前驱体与锂源混合后煅烧，得到钴酸锂；所述催化剂为四氧化三钴和/或三氧化钴。

2.根据权利要求1所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述钴金属单质和/或钴金属氧化物与掺杂剂的用量使得钴金属元素与掺杂金属元素的摩尔比为1:(0.001~0.05)；所述掺杂剂选自锰、铝、锆、钨、镁、钛、钽、铌、锶和钇中的至少一种金属和/或金属氧化物。

3.根据权利要求1所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氧化剂Ⅰ选自硝酸、氧气、空气、氯酸钠、高钴酸钾和双氧水中的至少一种；所述导电金属盐选自钠和/或锂的硫酸盐、氯化盐和硝酸盐中的至少一种；所述含氨溶液选自氨水、硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸和硝酸铵中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述化学腐蚀结晶反应的条件包括搅拌输入功率为0.1~1.0kw/m²·h，反应体系中金属离子浓度为1~30g/L，络合剂浓度为0.1~20g/L，pH值为6~12，反应温度为20~90℃，反应时间为10~150h，料浆固含量为10~1000g/L；所述磁选的强度为100~5000Gas。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氧化剂Ⅱ选自双氧水、空气和氧气中的至少一种；所述氧化剂Ⅱ的加入量为理论消耗量的1~6倍；所述碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种；所述碱液的浓度为5~200g/L；所述催化剂的加入量为料浆中含钴氢氧化物总质量的1%~20%；所述陈化碱洗的时间为1~20h。

6.根据权利要求1~4中任意一项所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，该方法还包括将磁性颗粒、滤液和洗涤水均返回至化学腐蚀结晶反应体系中，补充结晶过程中消耗的水。

7.根据权利要求1~4中任意一项所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述含钴前驱体与锂源的Li/Mn摩尔比为(0.9~1.3):1；所述锂源选自氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂和碳酸氢锂中的至少一种。

8.根据权利要求1~4中任意一项所述的钴酸锂的制备方法，其特征在于，所述煅烧的条件包括温度为600~1100℃，时间为5~40h，煅烧气氛为空气气氛或氧气气氛。

9.由权利要求1~8中任意一项所述的方法制备得到的钴酸锂。

10.权利要求9所述的钴酸锂作为锂离子电池正极材料的应用。