[发明专利]一种大粒径包铝四氧化三钴的制备方法

说明书

一种大粒径包铝四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：溶液的配制，合成反应，包覆铝源，过滤、洗涤及干燥。本发明通过添加剂的应用，实现了颗粒的快速长大；所包覆铝源能均匀分布在四氧化三钴里，成功实现了羟基系包覆铝源。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于制备高电压钴酸锂电池正极材料前躯体包铝四氧化三钴的方法。

背景技术

锂离子电池是一种新型的新绿色二次电池，由于其电压高、容量高、体积小、重量轻、循环寿命长、安全性能好，无记忆效应等优点已广泛应用于各类便携式电子产品（移动电话、PDA、笔记本电脑、ipod等）中，并将成为电动汽车和混合动力汽车的主要动力源，被认为是最有竞争力和最有发展潜力的二次电池。近年来，便携式电子产品的高速发展对电池的轻薄化要求越来越高，一方面需要保证电池材料压实密度逼近其理论密度，另一方面也对钴酸锂的克比容量提出了更高的要求。合成钴酸锂现在最常用的钴源之一是Co3O4，其品质高低直接影响电池性能的好坏。

便携式电子设备对电池性能提出了越来越高的要求，钴酸锂正朝着高电压、高压实、高循环性能的方向发展，基本上决定了锂电电极材料的主流发展方向，即提高锂电的能量（主要是体积能量密度），仍然是未来数年小型锂电的基本发展方向。提高能量密度，有两个主要途径，提高电池材料容量或者提高电池工作电压。

提高锂电池材料容量的方法之一就是制备大粒度的钴酸锂，提高电池工作电压的有效方法之一是提高材料的充电电压，通过对钴酸锂进行掺杂改性或表面包覆等技术手段，可以有效改变材料的结构稳定性和表面形态，实现高电压钴酸锂材料的商业化应用。

因此，对原材料四氧化三钴来说，如何制备大粒径包覆四氧化三钴尤为重要。

目前的羟基系大粒径包铝四氧化三钴制备工艺，其产品存在以下问题：

1、粒径长大困难，小颗粒（微粉）占比比较高，对后续正极材料制备影响较大；

2、采用将铝源加入溶液中掺杂制备方法，产品形貌差，振实密度偏小，比表面积增大，造成这一结果的原因是Ksp【Co(OH)₂】=1.6×10^-15，Ksp【Al(OH)₃】=1.9×10^-33，铝离子在pH值为3左右时即开始沉淀，钴离子在pH值为6左右才开始沉淀，在合成pH值为8.0左右时，铝离子的沉淀速度大大快于钴离子的沉淀速度。形成Al(OH)3的速度显著大于形成Co(OH)₂的速度，形成的Al(OH)₃粒子阻碍了氢氧化钴的团聚与结晶长大，使最终产品形貌变差。

3、铝源不能均匀分散于四氧化三钴中，铝含量达不到设计要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种粒径大、形貌致密、铝源分布均匀的大粒径宝铝四氧化三钴的制备方法。

本发明的一种大粒径包铝四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：

a、以钴盐为原料，配制钴浓度为Xg/L的A溶液，以氢氧化钠为原料，配制浓度为Yg/L的B溶液，B溶液中加入0.04-0.06倍体积、浓度180-200g/L的氨水溶液，配制浓度为Zg/L的铝源溶液，配后溶液储存待用；

b、每釜加入固定体积的热纯水作为合成缓冲液，并添加一定量的添加剂。控制过程温度、搅拌，然后依次加入A，B溶液，分阶段调整A溶液流量，分阶段调整控制PH=7.8-8.6，根据PH稳定B溶液流量，合成18-20小时粒度达到要求指标，进行后续工序；

c、合成结束后，微调体系PH在8.0-8.4，控制铝源溶液加入流量，在2-4小时内将一定体积的溶液加入合成1釜内，陈化1小时，待铝源充分结合后，进入下一工序；

d、包覆结束后，浆料用80-100℃去离子水离心洗涤、100-120℃下干燥，回转窑750-800℃煅烧得到大粒径包铝四氧化三钴产品。

所述步骤a中钴盐为硝酸钴。