【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开属于电池材料，涉及一种α-氢氧化钴及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着移动电子设备和混合动力汽车的普及，极大地促进了锂离子电池的进一步发展。其中，钴酸锂以结构稳定、高比容量、高电压平台等优势在3c市场得到广泛应用。然而，当钴酸锂截止电压＞4.5v时，阴极会发生从o3相到h1-3相的转变，虽然这些相变是可逆的，但有序到无序的转变会大大降低li+的扩散系数，导致循环性能和倍率性能下降。目前市场上钴酸锂大多采用固相烧结法来进行制备，该方法对前驱体要求较高，需要具备良好的形貌与电化学性能。氢氧化钴作为合成钴酸锂的重要前驱体，在混锂烧结为钴酸锂时能够很好地继承自身结构，氢氧化钴前驱体的结构和形貌对钴酸锂性能有极其重要的影响。其中，氢氧化钴前驱体具备α型与β型两种晶型结构，两种结构合成方法不同，相较于水镁石结构的β-氢氧化钴，水滑石结构的α-氢氧化钴具有更大的晶面间距，方便电子的流通，因此具有良好的导电性能，烧结为钴酸锂后性能优于β-氢氧化钴。
2、现有合成方法中通常使用液碱和钴金属液直接沉淀，在反应初期物料呈现出绿色/淡蓝色的α-氢氧化钴，001晶面层间距大于0.7nm，在后续反应过程中，由于α-氢氧化钴稳定性较差，层间逐渐坍塌，逐渐转变为粉色的β-氢氧化钴，001晶面层间距从0.7nm减小到0.46nm，物料活性降低，烧结为钴酸锂后性能低于α-氢氧化钴，且未添加葡萄糖的样品整体插嵌疏松，td较低；即使在反应初期可以及时取出刚生成的α-氢氧化钴，但此刻的物料粒度很小，且结晶性很差，难以用来烧结钴酸锂正极材料。因此很难
3、cn112624206a公开了一种球形α-氢氧化钴的制备方法，其采用有机胺作为沉淀剂，可以制备出较为稳定的球形α-氢氧化钴，而且无需额外的金属离子或者络合剂的加入，原料组分简单、成本低廉，且有机胺能够循环使用，降低了生产成本。但其合成样品形貌较为疏松，且xrd结晶性较差，对烧结后钴酸锂的性能存在较坏影响。
4、cn111559762a公开了一种氢氧化钴的制备方法，包括以下步骤：(1)在30～75℃的去离子水中，加入钴盐溶液和氨水溶液，控制反应体系ph＝6～9，得到α-氢氧化钴，其制得的α-氢氧化钴极容易转变为稳态的β-氢氧化钴，物料活性会出现明显下降。
5、上述方案所述方法制得α-氢氧化钴的形貌疏松或者稳定性差，难以制得性能优异的钴酸锂正极材料。
技术实现思路
1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
2、本公开的目的在于提供一种α-氢氧化钴及其制备方法和应用，本公开通过预先将钴盐与层间插嵌剂混合后，与碱液进行共沉淀反应，可以稳定生成氢氧化钴的结构，避免层间坍塌，得到结晶性完好、一次颗粒插嵌紧密的球形α-氢氧化钴。
3、为达到此目的，本公开采用以下技术方案：
4、第一方面，本公开提供了一种α-氢氧化钴的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
5、(1)将钴盐、层间插嵌剂与溶剂混合，得到混合溶液；
6、(2)将所述混合溶液与液碱并流注入底液，进行共沉淀反应，得到氢氧化钴浆料；
7、(3)将所述氢氧化钴浆料固液分离，用含有层间插嵌剂的洗涤剂洗涤，经干燥得到所述α-氢氧化钴。
8、本公开选用液碱与钴金属液进行沉淀，在钴盐溶液中加入层间插嵌剂可以使氢氧化钴形成片插嵌球形形貌，所述层间插嵌剂的直径约为0.3nm，可作为层间插嵌剂插嵌在未坍塌的α-氢氧化钴层间，且层间插嵌剂两侧的羟基可与氢氧化钴的羟基形成氢键，使α-氢氧化钴结构更加稳定，从而得到结晶性完好、一次颗粒插嵌紧密的球形α-氢氧化钴。使用含有层间插嵌剂的洗涤剂，不仅可以避免氢氧化钴氧化，还可以进一步保持α-氢氧化钴的稳定性，从而在根源上抑制了α-氢氧化钴的相转变。
9、在一个实施方式中，步骤(1)所述钴盐包括氯化钴、硫酸钴或硝酸钴中的任意一种或至少两种的组合。
10、在一个实施方式中，所述层间插嵌剂包括葡萄糖。
11、本公开选用葡萄糖作为层间插嵌剂，所述葡萄糖的分子粒度合适，可以完美的嵌入到α-氢氧化钴层间，起到支撑结构的作用，且葡萄糖分子的羟基可与α-氢氧化钴层间的羟基形成氢键，进一步稳定了结构。
12、在一个实施方式中，所述混合溶液中钴盐的浓度为90～130g/l，例如：90g/l、100g/l、110g/l、120g/l或130g/l等。
13、在一个实施方式中，所述混合溶液中层间插嵌剂的浓度为0.5～2g/l，例如：0.5g/l、0.8g/l、1g/l、1.5g/l或2g/l等。
14、在一个实施方式中，步骤(2)所述碱液的浓度为100～400g/l，例如：100g/l、150g/l、200g/l、300g/l或400g/l等。
15、在一个实施方式中，所述底液包括氢氧化钠。
16、在一个实施方式中，所述底液的ph为9.5～10.5，例如：9.5、9.8、10、10.2或10.5等。
17、在一个实施方式中，所述底液的温度为40～50℃，例如：40℃、42℃、45℃、48℃或50℃等。
18、在一个实施方式中，步骤(2)所述共沉淀反应的搅拌速度为200～500rpm，例如：200rpm、250rpm、300rpm、400rpm或500rpm等。
19、在一个实施方式中，所述共沉淀反应的气氛包括氮气。
20、在一个实施方式中，所述氮气的流速为10～20l/min，例如：10l/min、12l/min、15l/min、18l/min或20l/min等。
21、在一个实施方式中，步骤(2)所述共沉淀反应的ph为8～9，例如：8、8.2、8.5、8.8或9等。
22、在一个实施方式中，所述共沉淀反应的终点为体系内颗粒的粒径为5～22μm，例如：5μm、8μm、10μm、15μm或22μm等。
23、在一个实施方式中，步骤(3)所述洗涤剂中层间插嵌剂的浓度为0.05～1g/l，例如：0.05g/l、0.08g/l、0.1g/l、0.5g/l或1g/l等。
24、在一个实施方式中，所述洗涤剂和氢氧化钴浆料的体积比为(0.5～1.5):1，例如：0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1或1.5:1等。
25、在一个实施方式中，步骤(3)所述干燥的设备包括真空烘箱、氮气炉或马弗炉中的任意一种或至少两种的组合。
26、在一个实施方式中，所述干燥的温度为100～120℃，例如：100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等。
27、在一个实施方式中，所述干燥的时间16～20h，例如：16h、17h、18h、19h或20h等。
28、在一个实施方式中，所述干燥后进行过筛。
29、在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种α-氢氧化钴的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)所述钴盐包括氯化钴、硫酸钴或硝酸钴中的任意一种或至少两种的组合。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述层间插嵌剂包括葡萄糖。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(1)所述混合溶液中钴盐的浓度为90～130g/L。
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(1)所述混合溶液中层间插嵌剂的浓度为0.5～2g/L。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述底液包括氢氧化钠。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述底液的pH为9.5～10.5。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述底液的温度为40～50℃。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述共沉淀反应的搅拌速度为200～500rpm。
10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述
11.如权利要求1-10任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述共沉淀反应的pH为8～9；
12.如权利要求1-11任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)所述洗涤剂中层间插嵌剂的浓度为0.05～1g/L；
13.如权利要求1-12任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)所述干燥的设备包括真空烘箱、氮气炉或马弗炉中的任意一种或至少两种的组合；
14.一种通过如权利要求1-13任一项所述方法制得的α-氢氧化钴。
15.一种由如权利要求14所述α-氢氧化钴与锂源混合烧结制得的钴酸锂。
16.一种包含如权利要求15所述钴酸锂的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种α-氢氧化钴的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)所述钴盐包括氯化钴、硫酸钴或硝酸钴中的任意一种或至少两种的组合。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述层间插嵌剂包括葡萄糖。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(1)所述混合溶液中钴盐的浓度为90～130g/l。
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(1)所述混合溶液中层间插嵌剂的浓度为0.5～2g/l。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述底液包括氢氧化钠。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述底液的ph为9.5～10.5。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述底液的温度为40～50℃。
9.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘祯，阮丁山，李长东，刘更好，张鹏，黎淼，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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