【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳酸钴，具体涉及一种掺铝碳酸钴及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钴酸锂是目前商业化锂离子电池中的主要正极材料，随着新能源汽车的发展，势必会产生大量的废旧锂离子电池，其中含有大量钴金属，若不加以回收利用势必造成大量的资源浪费，且分离回收的钴又可以重新制备钴酸锂。但是目前的回收方法存在钴金属分离困难、回收率低的问题。
2、且现有的钴酸锂实际比容量只有140mah/g左右，仅为其理论容量(274mah/g)的50％左右；且钴酸锂的抗过充性能较差，在较高充电电压下比容量迅速降低。研究证明，在提高锂离子电池正极材料性能，特别是循环性能方面，掺杂是最有效的方法之一，不仅可以提高离子晶格的稳定性，而且可以大幅度提高材料的循环性能。
3、通过提高l icoo2的充电电压来获得更多的比容量，成为发展高能量密度锂离子电池的重要研究方向。在高电压钴酸锂材料的研制开发中，掺杂是四氧化三钴前驱体重要的关键技术之一，随着充电截止电压的不断提升，四氧化三钴在掺杂元素的种类与掺杂量方面的研究方兴未艾，如al、mg、ti、zr、la、ce等。前驱体产品升级换代速度很快，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，其中掺杂al是研究开发重点。制备掺铝四氧化三钴，采用碳酸钴体系湿法掺铝存在的突出问题是，掺铝量越高，铝掺越不均匀，越容易在表面单独析出，专利cn108011101a中采用碳酸氢铵为洗涤剂，通过在洗涤水中引入碳酸根，抑制洗
4、因此开发一种高效的回收方法用于回收钴并可制备出掺杂型碳酸钴，具有非常重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种掺铝碳酸钴及其制备方法和应用，属于碳酸钴
所述掺铝碳酸钴的制备包括以下步骤：将废弃正极材料、鳞片石墨混合球磨，焙烧，制得物料a，水浸，过滤取滤渣干燥，制得物料b；取氨水、亚硫酸铵水溶液混合，加入物料b，过滤取滤液，制得物料c；调节物料c的ph为3.5-4.0，萃取，取水相制得物料d，用盐酸反萃，蒸发结晶，制得钴盐；在室温条件下，将碳酸钠、钴盐、聚乙二醇混合球磨，洗涤，干燥，制得碳酸钴；取碳酸钴、硝酸铝九水合物混合，加入氨水，调节ph为7-7.3，球磨，制得初制体；将初制体、碳酸氢铵、去离子水混合，升温至40-43℃，通硫酸钴-硫酸铝混合溶液，搅拌，过滤取滤浆洗涤干燥，制得掺铝碳酸钴，提高资源利用率。
2、本专利技术要解决的技术问题：提高钴的回收率并制备具有均匀分布的掺铝碳酸钴颗粒。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种掺铝碳酸钴的制备方法，所述掺铝碳酸钴的制备包括以下步骤：
5、(1)将含有锂、镍、钴、锰有价金属的废弃正极材料、鳞片石墨混合球磨，焙烧，制得物料a，水浸2-3h，过滤取滤渣干燥，制得物料b；所述废弃正极材料中锂、镍、钴、锰的浓度比为7：23：19：29，通过还原焙烧将废弃正极材料中的锂转化为水溶性碳酸锂；
6、(2)取氨水、亚硫酸铵水溶液混合，加入所述物料b，过滤取滤液，制得含镍-氨络合物、钴-氨络合物的物料c；
7、(3)调节所述物料c的ph为3.5-4.0，使用p507和磺化煤油进行萃取，取水相制得物料d，用盐酸反萃，蒸发结晶，制得钴盐；
8、(4)在室温条件下，将碳酸钠、钴盐、聚乙二醇混合球磨5-6h，洗涤，干燥，制得碳酸钴；
9、(5)取所述碳酸钴、硝酸铝九水合物混合，加入氨水，调节ph为7-7.3，球磨，制得初制体；
10、(6)将所述初制体、碳酸氢铵、去离子水混合，升温至40-43℃，通入硫酸钴-硫酸铝混合溶液，搅拌20-30h，过滤取滤浆洗涤干燥，制得掺铝碳酸钴。
11、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(1)中，所述球磨的转速为140-160r/min，球磨的时间为2-3h，焙烧指的是在通氩气氛围中于550-650℃焙烧2-3h，水浸的时间为2-3h；所述废弃正极材料、鳞片石墨的质量比为62-87：13-28。
12、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(2)中，所述氨水、亚硫酸铵水溶液、物料b的配量比为12-15ml：10ml：2-3g；所述氨水的浓度为1.5-3mo l/l；所述亚硫酸铵水溶液的浓度为2.5-5mo l/l。
13、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(3)中，所述盐酸的浓度为1.5-2mo l/l。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)中，所述碳酸钠、钴盐、聚乙二醇的质量比为1-2：1-1.5：0.6-0.8；所述聚乙二醇的分子量为10000。
15、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(5)中，所述碳酸钴、硝酸铝九水合物、氨水的配量比为200g：6-10g：6.4-7.8mo l；所述氨水的浓度为10mo l/l。
16、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(6)中，所述初制体、碳酸氢铵、去离子水的配量比为150-260g：100-150g：1.5l，所述硫酸钴-硫酸铝混合溶液中钴浓度为120g/l、铝浓度为0.1-0.8g/l，硫酸钴-硫酸铝混合溶液的流量为600-650ml/h。
17、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述掺铝碳酸钴的粒径为18-22μm。
18、一种利用上述的制备方法制得的掺铝碳酸钴。
19、上述制得的掺铝碳酸钴的应用，所述应用指的是用于制备掺铝四氧化三钴。
20、本专利技术的有益效果：
21、(1)本专利技术所公开的一种掺铝碳酸钴及其制备方法和应用通过氨水、亚硫酸铵水溶液做浸出剂，形成稳定的钴-氨络合物浸出，氨水、亚硫酸铵的协效作用提高钴的浸出率，从而提高钴的回收率，提高资源利用率。
22、(2)本专利技术所公开的一种掺铝碳酸钴及其制备方法和应用通过调节掺铝碳酸钴生成过程中的ph,提供含氨碱性环境，使得铝离子无法结晶，以无定型粒子转态包覆在碳酸钴表面，促进碳酸钙在球磨过程易于与铝均匀掺杂。
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1.一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，所述掺铝碳酸钴的制备包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述球磨的转速为140-160r/min，球磨的时间为2-3h，焙烧指的是在通氩气氛围中于550-650℃焙烧2-3h，水浸的时间为2-3h；所述废弃正极材料、鳞片石墨的质量比为62-87：13-28。
3.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水、亚硫酸铵水溶液、物料B的配量比为12-15mL：10mL：2-3g；所述氨水的浓度为1.5-3mol/L；所述亚硫酸铵水溶液的浓度为2.5-5mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述盐酸的浓度为1.5-2mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述碳酸钠、钴盐、聚乙二醇的质量比为1-2：1-1.5：0.6-0.8；所述聚乙二醇的分子量为10000。
6.根据权利要求1所述的一种掺铝碳
7.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述初制体、碳酸氢铵、去离子水的配量比为150-260g：100-150g：1.5L，所述硫酸钴-硫酸铝混合溶液中钴浓度为120g/L、铝浓度为0.1-0.8g/L，硫酸钴-硫酸铝混合溶液的流量为600-650mL/h。
8.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，所述掺铝碳酸钴的粒径为18-22μm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的掺铝碳酸钴。
10.根据权利要求9所述的掺铝碳酸钴的应用，其特征在于，所述应用指的是用于制备掺铝四氧化三钴。
...【技术特征摘要】
1.一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，所述掺铝碳酸钴的制备包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述球磨的转速为140-160r/min，球磨的时间为2-3h，焙烧指的是在通氩气氛围中于550-650℃焙烧2-3h，水浸的时间为2-3h；所述废弃正极材料、鳞片石墨的质量比为62-87：13-28。
3.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水、亚硫酸铵水溶液、物料b的配量比为12-15ml：10ml：2-3g；所述氨水的浓度为1.5-3mol/l；所述亚硫酸铵水溶液的浓度为2.5-5mol/l。
4.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述盐酸的浓度为1.5-2mol/l。
5.根据权利要求1所述的一种掺铝碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述碳酸钠、钴盐、聚乙二醇的质量比为1-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑良明，
申请(专利权)人：科立鑫珠海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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