一种掺杂镍的氧化钴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，该方法为向反应釜中加入反应底液并加热，再向所述反应底液中并流加入含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂，并控制反应体系的pH值，之后，搅拌至反应完全，获得含镍氢氧化钴浆料，之后，将含镍氢氧化钴浆料依次进行陈化、过滤、洗涤、烘干以及除铁，获得含镍氢氧化钴粉末，将含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂镍的氧化钴，这样，本发明专利技术通过在氧化钴中掺杂镍在降低成本的同时，提高了氧化钴作为电池材料的循环性能。

A preparation method of cobalt oxide doped with nickel

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂镍的氧化钴的制备方法
本专利技术属于氧化钴的制备
，具体涉及一种掺杂镍的氧化钴的制备方法。
技术介绍
3C电子产品要求轻便、小巧，相应的电池需要具备高能量密度。而钴酸锂作为现在最主要的3C电子产品用正极材料，其能量密度在一定程度上决定了锂离子电池的能量密度。高电压钴酸锂具有高克容量和高电压的特性，相比常规钴酸锂具有更高的能量密度，是未来钴酸锂研究开发的主要方向。高电压钴酸锂是在钴酸锂中掺入某些金属元素，提高钴酸锂在高电压下的晶体结构稳定性，因而掺杂后的钴酸锂在高电压下具有高的比容量和良好的循环性能。但是，现有技术以包覆方式掺杂的四氧化三钴来制备高电压钴酸锂，会形成内部无掺杂元素的钴酸锂，在高电压下内部晶体结构容易坍塌，导致容量衰减较快，并且，利用该方法掺杂的元素不易进入四氧化三钴的晶格中，很大一部分掺杂元素是以混合物的方式存在于四氧化三钴粉末中，影响电池充放电性能。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种掺杂镍的氧化钴的制备方法。本专利技术提供一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其方法通过以下步骤实施：步骤1，向反应釜中加入反应底液并加热至50～80℃，调节并控制反应体系的pH值为9.0～11.0，在搅拌作用下向所述反应底液中并流加入含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂，并控制加入所述含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂的体积流量，获得含镍氢氧化钴浆料；步骤2，将所述步骤1获得的含镍氢氧化钴浆料依次进行陈化、过滤、洗涤、烘干以及除铁，获得含镍氢氧化钴粉末；步骤3，将所述步骤2获得的含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂镍的氧化钴。上述方案中，所述步骤1的搅拌反应的搅拌强度为200～400r/min，搅拌时间为10～40h。上述方案中，所述步骤1中反应底液为氨水、乙二胺四乙酸、酒石酸或柠檬酸中的至少一种。上述方案中，所述步骤1中含镍钴盐溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液或者醋酸钴溶液中的至少一种。上述方案中，所述含镍钴盐溶液中钴离子的浓度为80～150g/L，镍元素含量为0.5～1.2g/L，添加剂的浓度为1～5g/L。上述方案中，所述反应底液的浓度为0.1～1g/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为100～400g/L。上述方案中，所述步骤1中含镍钴盐溶液与氢氧化钠溶液的体积流量比为1:0.5～1.5，氧化剂的体积流量为10～30m3/h。上述方案中，所述步骤2中对含镍氢氧化钴浆料进行洗涤采用的洗涤液为去离子水，洗涤液的用量为10～50L/kg，洗涤液的温度为80～90℃。上述方案中，所述步骤3将获得的所述含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，具体为，将焙烧温度分为5～12段对所述含镍氢氧化钴粉末进行煅烧，所述焙烧温度为500～800℃。上述方案中，所述步骤3将所述获得的含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，具体为，将所述获得的含镍氢氧化钴粉末依次在0～60℃的焙烧温度下煅烧25～35min、在60～200℃的焙烧温度下煅烧55～65min、在200～400℃的焙烧温度下煅烧55～65min、在400～600℃的焙烧温度下煅烧85～95min、在600～750℃的焙烧温度下煅烧55～65min以及在750℃的焙烧温度下煅烧355～365min。与现有技术相比，本专利技术通过在氧化钴中掺杂镍在降低成本的同时，提高了氧化钴作为电池材料的循环性能；反应过程中通过控制加入含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂的体积流量调节反应体系的pH值，以及控制煅烧的温度曲线，能够使得掺杂元素完美地嵌入氧化钴晶格中，从而提高掺杂镍的氧化钴均匀性，提高电池的循环性能、充放电性能，该方法工艺简单，适合批量生产。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其方法通过以下步骤实施：步骤1，向反应釜中加入浓度为0.1～1g/L反应底液并加热至50～80℃，调节并控制反应体系的pH值为9.0～11.0，以200～400r/min的搅拌强度对反应底液进行搅拌，搅拌过程中向反应底液中并流加入含镍钴盐溶液、浓度为100～400g/L氢氧化钠溶液、氧化剂，加入含镍钴盐溶液与氢氧化钠溶液的体积流量比为1:0.5～1.5，通入氧化剂的体积流量为10～30m3/h，反应10～40h至共沉淀反应完全，获得含镍氢氧化钴浆料；其中，反应底液为氨水、乙二胺四乙酸、酒石酸或柠檬酸中的至少一种；含镍钴盐溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液或者醋酸钴溶液中的至少一种，含镍钴盐溶液中钴离子的浓度为80～150g/L，镍元素含量为0.5～1.2g/L，添加剂的浓度为1～5g/L，添加剂为氨水、EDTA、酒石酸、柠檬酸、双氧水；氧化剂为空气或氧气；步骤2，将步骤1获得的含镍氢氧化钴浆料进行陈化，陈化后采用离心机脱水过滤，采用80～90℃的去离子水洗涤4～6次，去离子水的用量为10～50L/kg，洗涤后在80～90℃下进行烘干，最后经除铁，获得含镍氢氧化钴粉末；步骤3，将步骤2获得的含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂镍的氧化钴，其中，焙烧温度分为5～12段，焙烧温度为500～800℃；具体地，将所述获得的含镍氢氧化钴粉末依次在0～60℃的焙烧温度下煅烧25～35min、在60～200℃的焙烧温度下煅烧55～65min、在200～400℃的焙烧温度下煅烧55～65min、在400～600℃的焙烧温度下煅烧85～95min、在600～750℃的焙烧温度下煅烧55～65min以及在750℃的焙烧温度下煅烧355～365min。本专利技术通过在氧化钴中掺杂镍在降低成本的同时，提高了氧化钴作为电池材料的循环性能；反应过程中通过控制加入含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂的体积流量调节反应体系的pH值，以及控制煅烧的温度曲线，能够使得掺杂元素完美地嵌入氧化钴晶格中，从而提高掺杂镍的氧化钴均匀性，提高电池的循环性能、充放电性能，该方法工艺简单，适合批量生产。实施例1本专利技术实施例1提供一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其方法通过以下步骤实施：步骤1，向反应釜中加入浓度为0.1～1g/L氨水作为反应底液并加热至50℃，调节并控制反应体系的pH值为9.0～11.0，以200r/min的搅拌强度对反应底液进行搅拌，搅拌过程中向反应底液中并流加入含镍硫酸钴溶液、浓度为100～400g/L氢氧化钠溶液，加入含镍硫酸钴溶液与氢氧化钠溶液的体积流量比为1:0.5，并以10m3/h的速率向反应釜通入空气或者氧气，反应40h至共沉淀反应完全，获得含镍氢氧化钴浆料；步骤2，将步骤1获得的含镍氢氧化钴浆料进行陈化，陈化后采用离心机脱水过滤，采用86℃的去离子水洗涤5次，去离子水的用量为30L/kg，洗涤后在8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其特征在于，其方法通过以下步骤实施：/n步骤1，向反应釜中加入反应底液并加热至50～80℃，调节并控制反应体系的pH值为9.0～11.0，在搅拌作用下向所述反应底液中并流加入含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂，并控制加入所述含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂的体积流量，获得含镍氢氧化钴浆料；/n步骤2，将所述步骤1获得的含镍氢氧化钴浆料依次进行陈化、过滤、洗涤、烘干以及除铁，获得含镍氢氧化钴粉末；/n步骤3，将所述步骤2获得的含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂镍的氧化钴。/n

【技术特征摘要】
1.一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其特征在于，其方法通过以下步骤实施：
步骤1，向反应釜中加入反应底液并加热至50～80℃，调节并控制反应体系的pH值为9.0～11.0，在搅拌作用下向所述反应底液中并流加入含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂，并控制加入所述含镍钴盐溶液、氢氧化钠溶液、氧化剂的体积流量，获得含镍氢氧化钴浆料；
步骤2，将所述步骤1获得的含镍氢氧化钴浆料依次进行陈化、过滤、洗涤、烘干以及除铁，获得含镍氢氧化钴粉末；
步骤3，将所述步骤2获得的含镍氢氧化钴粉末按温度曲线进行煅烧，获得掺杂镍的氧化钴。


2.根据权利要求1所述的一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其特征在于，所述步骤1的搅拌反应的搅拌强度为200～400r/min，搅拌时间为10～40h。


3.根据权利要求2所述的一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其特征在于，所述步骤1中反应底液为氨水、乙二胺四乙酸、酒石酸或柠檬酸中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其特征在于，所述步骤1中含镍钴盐溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液或者醋酸钴溶液中的至少一种。


5.根据权利要求4所述的一种掺杂镍的氧化钴的制备方法，其特征在于，所述含镍钴盐溶液中钴离子的浓度为80～150g/L，镍元素含量为0.5～1.2g/L，添加剂的浓度为1～5g/L。


6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳忠，张爱青，史齐勇，王博，许东伟，伍一根，
申请(专利权)人：格林美江苏钴业股份有限公司，荆门市格林美新材料有限公司，格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32