[发明专利]一种掺铝碳酸钴材料及其制备方法、掺铝四氧化三钴和钴酸锂正极材料

权利要求书

1.一种掺铝碳酸钴材料，其特征在于，所述掺铝碳酸钴材料具有核壳结构，所述核壳结构的外壳和内核均为掺铝碳酸钴；

其中，所述掺铝碳酸钴材料整体的微晶尺寸＞15nm，所述内核的微晶尺寸＜20nm；

所述掺铝碳酸钴材料整体的微晶尺寸与所述内核的微晶尺寸之比＞1.05。

2.根据权利要求1所述的掺铝碳酸钴材料，其特征在于，所述掺铝碳酸钴材料的中位粒径D50＝11～19μm；优选地，所述掺铝碳酸钴材料的D10粒径＝9～15μm；

优选地，所述掺铝碳酸钴材料的(D50-D5)/D50＜0.34；

优选地，所述外壳的厚度为0.3～4μm，更优选为0.3～2μm。

3.一种掺铝碳酸钴材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)、以沉淀剂溶液作为底液，将铝钴混合液和沉淀剂溶液加入底液中，进行反应，待颗粒生长至所需粒径范围后，得到内核；

(b)、将铝钴混合液和沉淀剂溶液加入步骤(a)得到的内核中，继续反应，待颗粒生长至所需粒径范围后陈化，然后固液分离，得到具有核壳结构的掺铝碳酸钴材料；

其中，步骤(a)中，在所述反应的过程中，颗粒D50粒度的生长速度为0.1～0.3μm/h；

步骤(b)中，在所述反应的过程中，颗粒D50粒度的生长速度为0.05～0.15μm/h。

4.根据权利要求3所述的掺铝碳酸钴材料的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述铝钴混合液的进料流量为反应容器可用容积的2％～6％/h；

优选地，在所述将铝钴混合液和沉淀剂溶液加入底液的过程中，所述铝钴混合液中的钴元素与所述沉淀剂的质量比为0.14～0.26:1。

5.根据权利要求3所述的掺铝碳酸钴材料的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述铝钴混合液的进料流量为反应容器可用容积的1％～4％/h；优选为1.1％～2％/h；

优选地，所述铝钴混合液中的钴元素与所述沉淀剂的质量比为0.2～0.4:1。

6.根据权利要求3所述的掺铝碳酸钴材料的制备方法，其特征在于，步骤(a)和/或步骤(b)中，反应温度为33～50℃；

优选地，所述铝钴混合液中钴元素的质量浓度为90～130g/L；更优选地，所述铝钴混合液中的铝元素与钴元素的质量比为0.0062～0.0126:1；

优选地，所述沉淀剂溶液的质量浓度为190～230g/L；

优选地，所述铝钴混合液中的钴源包括硫酸钴、氯化钴和硝酸钴中的至少一种；更优选地，所述铝钴混合液中的铝源包括氯化铝、硫酸铝和硝酸铝中的至少一种；

优选地，所述沉淀剂包括碳酸氢铵、碳酸钠和碳酸铵中的至少一种。

7.一种掺铝四氧化三钴，其特征在于，由权利要求1或2所述的掺铝碳酸钴材料或权利要求3～6任一项所述的掺铝碳酸钴材料的制备方法制得的掺铝碳酸钴材料经过煅烧得到。

8.根据权利要求7所述的掺铝四氧化三钴，其特征在于，所述掺铝四氧化三钴具有核壳结构，所述掺铝四氧化三钴的壳体的厚度为0.25～3.6μm；优选为0.25～1.8μm；

优选地，所述掺铝四氧化三钴的微晶尺寸为16～40nm；

优选地，所述掺铝四氧化三钴的中位粒径D50＝9～17μm；优选地，所述掺铝四氧化三钴的D10粒径＝7～13μm；

优选地，所述掺铝四氧化三钴的(D50-D5)/D50＜0.34。

9.根据权利要求7所述的掺铝四氧化三钴，其特征在于，所述煅烧的温度为700～840℃，时间为1.5～3h。

10.一种钴酸锂正极材料，包括权利要求7～9任一项所述的掺铝四氧化三钴。