[发明专利]一种掺铝碳酸钴及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺铝碳酸钴的制备方法，包括以下步骤：(1)配液：将可溶性钴盐、可溶性铝盐和分散剂溶解于水中，得到金属液A，将可溶性钴盐和可溶性铝盐溶解于水中，得到金属液B，配制碳酸氢盐作为底液，配制碳酸盐作为沉淀剂；(2)反应Ⅰ：将金属液A和沉淀剂并流加入底液中，反应，生成含有掺铝碳酸钴晶体的混合体系；(3)反应Ⅱ：待步骤(2)中生成的掺铝碳酸钴晶体的D50长到14‑15μm时，停止向混合体系中加入金属液A，同时将金属液B和沉淀剂并流加入混合体系中，反应，待生成的掺铝碳酸钴晶体的D50长至18‑20μm时，固液分离，得到掺铝碳酸钴。该制备方法制备得到的掺铝碳酸钴的大小均匀，无小颗粒，铝元素分布均匀。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，特别涉及一种掺铝碳酸钴及其制备方法。

背景技术

钴酸锂锂离子电池在高电压下可释放出更高的容量，在能量密度上占据独特优势。但是，高电压钴酸锂存在体相结构不稳定的问题，掺杂铝元素可以稳定以氧为骨架的层状结构，提高结构稳定性。四氧化三钴是钴酸锂的前驱体，其性能很大程度上由碳酸钴的性能决定。随掺铝量的提升，如何在碳酸钴中实现铝元素的均匀分布成为待攻坚挑战。同时，具有窄粒度分布的大颗粒碳酸钴会使钴酸锂更具优势，但在制备大颗粒碳酸钴时的反应过程中易出现颗粒团聚现象，此外，反应后期易产生小颗粒状的碳酸钴，影响产品品质。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种掺铝碳酸钴及其制备方法，该制备方法制备得到的掺铝碳酸钴的大小均匀，小颗粒少，铝元素分布均匀。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种掺铝碳酸钴的制备方法，包括以下步骤：

(1)配液：将可溶性钴盐、可溶性铝盐和分散剂溶解于水中，得到金属液A，将可溶性钴盐和可溶性铝盐溶解于水中，得到金属液B，配制碳酸氢盐作为底液，配制碳酸盐作为沉淀剂；

(2)反应Ⅰ：将所述金属液A和所述沉淀剂并流加入所述底液中，反应，生成含有掺铝碳酸钴晶体的混合体系；

(3)反应Ⅱ：待步骤(2)中生成的掺铝碳酸钴晶体的D50长至14-15μm时，停止向所述混合体系中加入所述金属液A，同时将所述金属液B和所述沉淀剂并流加入所述混合体系中，反应，待生成的掺铝碳酸钴晶体的D50长至18-20μm时，固液分离，得到所述掺铝碳酸钴。

优选的，步骤(1)中，所述分散剂为富里酸。

优选的，所述金属液A中富里酸与铝的摩尔比为0.01-0.5。

进一步优选的，所述金属液A中富里酸与铝的摩尔比为0.05-0.3。

优选的，步骤(1)中，所述金属液A及所述金属液B中的铝离子与钴离子的质量比为0.005-0.02。

进一步优选的，步骤(1)中，所述金属液A及所述金属液B中的铝离子与钴离子的质量比为0.008-0.0165。

优选的，步骤(1)中，所述金属液A及所述金属液B中的钴离子浓度为0.3-4mol/L。

进一步优选的，步骤(1)中，所述金属液A及所述金属液B中的钴离子浓度为0.5-3mol/L。

优选的，步骤(1)中，所述碳酸氢盐为碳酸氢铵。

优选的，步骤(1)中，所述碳酸盐为碳酸氢铵和/或碳酸铵，所述碳酸盐的浓度为1-5mol/L。

进一步优选的，所述碳酸盐的浓度为2-3mol/L。

优选的，步骤(1)中，所述可溶性钴盐为氯化钴、硫酸钴及硝酸钴中的至少一种。

优选的，步骤(1)中，所述可溶性铝盐为十八水硫酸铝。