[发明专利]碳酸钴的制备方法和碳酸钴

说明书

本发明公开了碳酸钴的制备方法和碳酸钴，其中碳酸钴的制备方法包括：第一阶段，向含有碳酸盐的底液中逐渐加入钴盐，得到含有碳酸钴晶核的反应液A；第二阶段，向反应液A中逐渐加入钴盐和碳酸盐，得到含有小粒径碳酸钴的反应液B；第三阶段，向反应液B中加入钴盐、碳酸盐和氨水得到含有指定粒径碳酸钴的反应液C，所述反应液C中氨水浓度不断增加。本发明根据合成期间的粒度大小，阶段性的提高反应过程中的氨浓度，逐步减缓沉淀反应速度，从而使碳酸钴沉淀晶体的生长速度大于成核速度，有利于小颗粒晶体进一步长大，溶液中保持较高的氨浓度可以磨掉其表面的棱角，使大颗粒球形度更好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料前驱体制备技术领域，具体而言，涉及碳酸钴的制备方法和碳酸钴。

背景技术

钴酸锂正极材料由于其能量密度高的优点，主要应用在3C领域，伴随着5G手机的普及，对锂离子电池续航时间和体积大小的要求不断提高，四氧化三钴作为钴酸锂正极材料前驱体，由碳酸钴热分解制备而成，且制备较大粒径的碳酸钴前驱体能够有效提升钴酸锂能量密度和高温循环性能。

目前已经公开的制备大颗粒碳酸钴前驱体的专利中大部分采用碳酸氢铵作为沉淀剂或pH调节剂，其即提供了沉淀所需的碳酸根，也提供了络合所需的铵根，但若要调解体系pH值，体系中氨含量与碳酸根含量同时会发生变化，即不利于过程的精细化控制；大颗粒碳酸钴合成至中后期或多或少出小颗粒，行业通常采取的方法是降低搅拌速度和减小流量，但搅拌速度降低容易造成大颗粒的团聚，影响成品粒度分布；减小流量对产能有一定影响。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供碳酸钴的制备方法和碳酸钴。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种碳酸钴的制备方法，包括：

第一阶段，向含有碳酸盐的底液中逐渐加入钴盐，得到含有碳酸钴晶核的反应液A；

第二阶段，向反应液A中逐渐加入钴盐和碳酸盐，得到含有小粒径碳酸钴的反应液B；

第三阶段，向反应液B中加入钴盐、碳酸盐和氨水得到含有指定粒径碳酸钴的反应液C，所述反应液C中氨水浓度不断增加。

在可选的实施方式中，所述钴盐以钴盐溶液的形式加入至反应体系，所述碳酸盐以碳酸盐溶液的形式加入至反应体系；

优选地，所述碳酸盐溶液中碳酸根离子浓度为2～3mol/L；

优选地，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钾中的至少一种；

优选地，所述钴盐溶液中钴离子浓度为1.5～2.0mol/L；

优选地，所述钴盐溶液为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴的至少一种；

优选地，所述氨水质量浓度为10～15％；

优选地，所述底液中碳酸根离子浓度为50～80g/L；

优选地，所述底液占反应器体积的1/3-2/3。

在可选的实施方式中，当反应液A中碳酸根离子含量低于100mg/L时，开始向反应液A中加入碳酸盐和钴盐。

在可选的实施方式中，当D50达到9～10μm时，进入第三阶段。

在可选的实施方式中，所述第一阶段和/或第二阶段和/或第三阶段中，所述钴盐溶液的流量为底液体积的1/10-1/15；

和/或，所述第二阶段和/或第三阶段中，钴盐溶液和碳酸盐溶液的流量比为5-10：7.5～15；

优选地，所述底液的体积为50-150L，所述钴盐溶液的流量为5～10L/h。