【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池前驱体，具体包括一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法及应用。
技术介绍
1、co3o4是一种具有特殊结构和性能的功能材料，是主流锂离子电池正极材料钴酸锂的前驱体。现有的四氧化三钴生产工艺主要是将二价钴盐溶液用可溶碳酸盐或者草酸盐沉淀，然后将沉淀物在200～900℃的高温下煅烧制得，这种方法不但能耗高，而且制备的co3o4结构疏松，振实密度低，产品颗粒分布不均匀，一致性差，不能满足电池行业对电池级co3o4的要求。
2、此外，随着科技的进步，设备能耗的增长，对于电池容量的需求越来越高。目前提高电池容量的方法是提高充电的截止电压，使得可以脱出更多的锂离子，但这会导致层状结构失去支撑而坍塌，造成锂离子不能回嵌。现有技术中常以掺入没有电化学活性al来支撑结构，充电电压越高，需要掺杂的铝的量就越大，但是随着需要掺入的铝含量越来越高，铝分布不均匀的问题愈专利技术显，这在很大程度上降低了锂离子电池的品质和使用寿命。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法及应用，具体包括以下内容：
2、一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)配制二元液：配制含有钴元素和铝元素的二元液；所述二元液中铝元素的含量为4000-4400ppm；
4、(2)配制底液：向第一反应釜中加入碳酸氢铵溶液和水作为底液，将第一反应釜升温并开启搅拌；
5、(3)
6、(4)共沉淀反应：将第一反应釜中的晶种体系分釜至第二反应釜中，向第二反应釜中加入二元液和碳酸氢铵溶液，进行共沉淀反应，控制反应温度为37-43℃、搅拌转速为60-120r/min、反应体系的ph为7.2-7.4，待第二反应釜中的产物粒径达到19.4-20.0μm时，停止反应，将反应体系固液分离，得到上清液和大颗粒碳酸钴湿料；
7、(5)洗涤：用与上清液相同浓度的碳酸氢铵溶液洗涤大颗粒碳酸钴湿料，然后将洗涤后的大颗粒碳酸钴湿料干燥，得到大颗粒碳酸钴；
8、(6)煅烧：将大颗粒碳酸钴在200-800℃范围内逐步升温煅烧，最高温度700-800℃，得到振实密度为2.7-3.0g/cm3、粒径为16.5-17.5μm的高振实掺铝大颗粒四氧化三钴。
9、优选的，步骤(1)所述二元液为浓度为130±10g/l的氯化钴、以及硫酸铝的混合溶液，所述二元液中铝含量为4000-4400ppm。
10、优选的，步骤(2)所述碳酸氢铵溶液浓度为220-260g/l。
11、优选的，步骤(2)将第一反应釜升温至37-43℃，搅拌转速为130-185r/min。
12、优选的，步骤(3)所述碳酸氢铵溶液浓度为220-260g/l。
13、优选的，步骤(3)所述二元液和碳酸氢铵溶液加入到第一反应釜中的方法为：将二元液和碳酸氢铵溶液分别通过管道持续加入到反应釜中。
14、一种采用本专利技术所述的方法制备得到的高振实掺铝大颗粒四氧化三钴，振实密度为2.7-3.0g/cm3、粒径为16.5-17.5μm。
15、一种本专利技术所述的高振实掺铝大颗粒四氧化三钴制备得到的锂离子电池前驱体。
16、一种采用本专利技术所述的锂离子电池前驱体制备得到的锂离子电池。
17、一种本专利技术所述的锂离子电池在新能源汽车中的应用。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术公开的高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，通过改进掺铝大颗粒四氧化三钴的制备工艺，具体限定了晶种制备和共沉淀反应中的ph、温度、搅拌转速等参数，使掺杂铝的碳酸钴在沉淀阶段就具有更高的致密性，同时也能使铝元素更加均匀地进入碳酸钴颗粒中。同时，本专利技术还限定了碳酸钴的煅烧温度等条件，使得最终制备得到的大颗粒四氧化三钴粒径更均匀且更大(为16.5-17.5μm)、具有更高的振实密度2.7-3.0g/cm3(高于现有技术的2.6g/cm3)、更好的球形度，同时也能使铝元素的掺杂更加均匀。通常小颗粒前驱体容易获得更高的振实密度，而大颗粒前驱体的振实密度较低，而本专利技术通过工艺的改进，使得前驱体产物的内部结构更加致密、颗粒外表更加光滑，进而使所得的大颗粒前驱体获得了更大的振实密度，克服了技术难题。采用本专利技术公开的方法制备的高振实、大颗粒前驱体制备得到的锂离子电池具有更好的电学性能和更长的使用寿命。
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1.一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述二元液为浓度为130±10g/L的氯化钴、以及硫酸铝的混合溶液，所述二元液中铝含量为4000-4400ppm。
3.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳酸氢铵溶液浓度为220-260g/L。
4.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)将第一反应釜升温至37-43℃，搅拌转速为130-185r/min。
5.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碳酸氢铵溶液浓度为220-260g/L。
6.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述二元液和碳酸氢铵溶液加入到第一反应釜中的方法为：将二元液和碳酸氢铵溶液分别通过管道持续加入到反应釜中。
7.一种采用权利要求1
8.一种权利要求7所述的高振实掺铝大颗粒四氧化三钴制备得到的锂离子电池前驱体。
9.一种采用权利要求8所述的锂离子电池前驱体制备得到的锂离子电池。
10.一种权利要求9所述的锂离子电池在新能源汽车中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述二元液为浓度为130±10g/l的氯化钴、以及硫酸铝的混合溶液，所述二元液中铝含量为4000-4400ppm。
3.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳酸氢铵溶液浓度为220-260g/l。
4.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)将第一反应釜升温至37-43℃，搅拌转速为130-185r/min。
5.根据权利要求1所述的一种高振实掺铝大颗粒四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张亚伟，刘玉成，洪宏龙，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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