The invention relates to a preparation method of precursor of cathode material for lithium ion batteries. The preparation method of spherical cobalt tetroxide doped with aluminium with small particle size and uniformity comprises the following steps: 1. adding soluble aluminium salt and EDTA disodium into cobalt salt solution to form a cobalt-aluminium mixed salt complex solution; 2. injecting pure water into the reactor as bottom liquid, blowing air and adding a small amount of hydrogen. Sodium oxide solution adjusts pH and warms up; 3. Co-Al mixed salt complexing solution and sodium hydroxide solution are added into the reactor simultaneously under stirring to produce precipitation reaction; 4. Sampling particle size every 2 hours to ensure that the reaction reaches 2-5 micron after 40 hours; After particle size reaches the target value, the material is filtered and washed; 5. Subsection thermal decomposition of Aluminium-doped cobalt hydroxide after washing, the final distribution of aluminium from inside to outside is obtained. Aluminum-doped spherical cobalt tetroxide with uniform small particle size has compact and non-cohesive morphology and compact density of 2.0-2.7g/cm.
【技术实现步骤摘要】
一种小粒径均匀掺铝球形四氧化三钴的制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料前驱体的制备方法,特别涉及一种高电压用锂离子电池前驱体四氧化三钴的制备方法。
技术介绍
四氧化三钴是钴酸锂(LCO)正极材料的前驱体,终端应用领域为大容量手机、笔记本电脑、数码相机等3C类电子产品的电池。3C电池要求能量密度高,对LCO正极材料要求很高。通过提高LCO的充电截止电压和压实密度来提高电池的能量密度,相应的前驱体四氧化三钴则有两种发展趋势:①一是粒径的变化,朝大粒径和小粒径两端发展,大小颗粒按一定比例混搭提高压实密度;②二是掺杂方向发展,用于制备高电压钴酸锂。常规四氧化三钴制成的LCO充电截止电压为4.2V,对应的比容量为160mAh/g,如果将充电截止电压提高至4.45V,首次放电比容量可达188mAh/g,但钴酸锂在高电压下结构不稳定,使得容量衰减较快。通过掺杂可提高LCO的晶体结构稳定性,从而提高LCO在高电压下的容量保持率。目前制备高电压LCO采用的是固相法掺杂,其过程为:将四氧化三钴、含掺杂元素化合物、碳酸锂进行混合,然后再进行高温固相反应制备掺杂LCO。固相法掺杂缺点是掺杂元素在钴酸锂中分布不均匀,尤其是Al元素很难扩散至内层,钴酸锂结构依旧容易坍塌,50圈循环容量只有70%左右。如果预先在四氧化三钴前驱体里掺入Al、Mg、Ni、Mn、La、Ti等元素,则能使掺杂元素均匀地进入钴酸锂晶格里,提高钴酸锂晶体结构的稳定性,从而使掺杂钴酸锂的容量保持率得到极大提高。四氧化三钴前驱体掺杂通常是在湿法合成阶段掺入目标金属元素,实现分子级别的均匀混合,即目标金属元素 ...
【技术保护点】
1.一种小粒径均匀掺铝球形四氧化三钴的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)将一定量的可溶性铝盐和EDTA二钠加入钴盐溶液中,配置成相应掺杂量的钴铝混合盐络合溶液,其中铝离子、EDTA与钴离子的质量比为:(0.0014~0.014):(0.01~0.015):1;(2)向反应釜中注入一定量纯水作为底液,鼓入空气,空气流量30~42m3/h,添加少量氢氧化钠溶液调pH为10.3~10.9,升温至75~85℃;(3)在搅拌下将步骤1配置的钴铝混合盐络合溶液和氢氧化钠溶液同时加入反应釜中发生沉淀反应,加料过程控制反应溶液pH值在10.3~10.9范围内;(4)每2h取样测粒度,保障反应40h以上才达到2~5μm;若粒度增长较快,将空气流量提高4m3/h,若粒度增长较慢,将反应温度提高2℃,必须保障充分的反应时间使晶体进行修复生长,形成致密的球形颗粒,粒度达到目标值后将物料过滤洗涤;(5)将洗涤后的掺铝羟基钴在推板窑或回转窑上分段热分解,最终得到由内而外铝分布均匀的小粒径掺铝球形四氧化三钴,且颗粒无粘连。
【技术特征摘要】
1.一种小粒径均匀掺铝球形四氧化三钴的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)将一定量的可溶性铝盐和EDTA二钠加入钴盐溶液中,配置成相应掺杂量的钴铝混合盐络合溶液,其中铝离子、EDTA与钴离子的质量比为:(0.0014~0.014):(0.01~0.015):1;(2)向反应釜中注入一定量纯水作为底液,鼓入空气,空气流量30~42m3/h,添加少量氢氧化钠溶液调pH为10.3~10.9,升温至75~85℃;(3)在搅拌下将步骤1配置的钴铝混合盐络合溶液和氢氧化钠溶液同时加入反应釜中发生沉淀反应,加料过程控制反应溶液pH值在10.3~10.9范围内;(4)每2h取样测粒度,保障反应40h以上才达到2~5μm;若粒度增长较快,将空气流量提高4m3/h,若粒度增长较慢,将反应温度提高2℃,必须保障充分的反应时间使晶体进行修复生长,形成致密的球形颗粒,粒度达到目标值后将物料过滤洗涤;(5)将洗涤后的掺铝羟基钴在推板窑或回转窑上分段热分解,最终得到由内而外铝分布均匀的小粒径掺铝球形四氧化三钴,且颗粒...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘人生,田礼平,张荣洲,熊铜兴,夏勇,秦才胜,
申请(专利权)人:衢州华友钴新材料有限公司,浙江华友钴业股份有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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