专利名称：：一种掺杂四氧化三钴的制备方法一种掺杂四氧化三钴的制备方法
技术领域：
一种掺杂四氧化三钴的制备方法，涉及用于锂离子电池正极材料的改性四氧化三钴的制备方法。技术背景锂离子电池具有电压高，比电容量大、安全及环保等优点，而受到人们的广泛关注。钴酸锂是锂离子电池正极材料中应用最普遍的一种材料，而四氧化三钴是制备钴酸锂的重要材料。通过掺入一定含量的镁、铝、钛等元素后，可提高锂离子电池的循环寿命和电化学性能，目前国内还没有这种掺杂四氧化三钴产品。
发明内容本发明目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能制得具有流动性好、制备的电池正极材料的稳定性和电化学性能好的掺杂四氧化三钴的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于其制备过程包括1)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液与含有氨水和氢氧化钠的混合沉淀剂溶液混合，在pH值为8.410，温度为408(TC条件下反应820h;制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀；2)将制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀洗涤、干燥后，在50080(TC温度下，煅烧26小时，得到掺杂四氧化三钴。本发明的一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于所述的含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液的钴浓度为60150g/U本发明的一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于所述的含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液中的掺杂元素为镁、铝、钛中的一种或其两种以上的混合;其掺杂元素离子的含量为0.050.25g/L。本发明的一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于所述含有氨水和氢氧化钠的混合沉淀剂溶液中，其氨水的含量为1520g/L，氢氧化钠含量为80150g/L，与含有掺杂元素离子的金属钴盐溶液的混合比例为(1.11.3):1。本发明的方法，在掺杂有掺杂元素离子的金属钴盐溶液加入由氨水和氢氧化钠溶液组成的沉淀剂溶液制得氢氧化钴后经焙烧制得含有掺杂元素的锂离子电池正极材料的改性四氧化三钴，其具有流动性好、制备的电池正极材料的稳定性和电化学性能好。图1为本发明方法的工艺流程图。具体实施方式一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其制备过程的包括1)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液与含有氨水和氢氧化钠的混合沉淀剂溶液混合，在PH值为8.410，温度为408(TC条件下反应820h;制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀；2)将制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀洗漆、千燥后，在50080(TC温度下，煅烧26小时，得到惨杂四氧化三钴。实施例1l)配制含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液，溶液中钴浓度为80g/L，惨杂元素镁含量为0.06g/L;将氨水加入氢氧化钠溶液中制成沉淀剂溶液，其沉淀剂溶液中氢氧化钠含量为100g/L，氨水含量为20g/L。2)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液用并流的方法加入到反应器中进行反应，含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液的并流体积比为1:(1.11.3)，反应pH值为8.0—10.0，反应温度为6(TC，反应时间10h。3)将反应物氢氧化钴用纯水洗涤后在8(TC条件下干燥；在650。C下空气气氛下煅烧三小时，随炉冷却后的得到黑色的掺杂四氧化三钴。制备的产物，物理化学指标如下其粒度(D5。)分布在79um范围，形貌为球形或类球形，松装比重X).8g/cm3，振实密度^1.60g/cm3，经X-射线衍射分析物相为立方晶体结构。物理指标a)激光粒度(D5):8.709Mmb)松装比重0.86g/cm:c)振实密度1.62g/cm:d)比表面积6.39m2/g化学指标(%)编CoNiMnFeCaMgNaCuZnCSSi号173.300.0200.0010.0040.0020.050.0020.0010.0010.010.010.015l)配制含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液，溶液中钴浓度为80g/L，掺杂元素镁含量为0.17g/L;将氨水加入氢氧化钠溶液中制成沉淀剂溶液，其沉淀剂溶液中氢氧化钠含量为100g/L，氨水含量为20g/L。2)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液用并流的方法加入到反应器中进行反应，含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液的并流体积比为1:(1.11.3)，反应PH值为8.0—10.0，反应温度为60。C，反应时间10h。3)将反应物氢氧化钴用纯水洗涤后在8(TC条件下干燥；在65(TC下空气气氛下煅烧三小时，随炉冷却后得到黑色的掺杂四氧化三钴。制备的产物，物理化学指标如下其粒度(D5。)分布在79um范围，形貌为球形或类球形，松装比重^0.8g/cm3，振实密度》1.60g/cm3，经X-射线衍射分析物相为立方晶体结构。物理指标a)激光粒度(D5。)8.709Mmb)松装比重0.86g/cm3c)振实密度1.62g/cm3d)比表面积6.39m2/g化学指标(%)编CoNiMnFeMgNaCuZnCsSi号173.300.0200.0010.0040.0020.150.0020.0010.0010.010.010.01实施例3l)配制含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液，溶液中钴浓度为80g/L，掺杂元素铝含量为0.05g/L;将氨水加入氢氧化钠溶液中制成沉淀剂溶液，其沉淀剂溶液中氢氧化钠含量为100g/L，氨水含量为20g/L。2)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液用并流的方法加入到反应器中进行反应，含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液的并流体积比为1:(1.11.3)，反应PH值为8.O—IO.0，反应温度为60°C，反应时间10h。3)将反应物氢氧化钴用纯水洗涤后在8(TC条件下干燥；在65(TC下空气气氛下煅烧三小时，随炉冷却后的得到黑色的掺杂四氧化三钴。制备的产物，物理化学指标如下其粒度(D5。)分布在79um范围，形貌为球形或类球形，松装比重^0.8g/cm3，振实密度^1.60g/cm3，经X-射线衍射分析物相为立方晶体结构。物理指标a)激光粒度(D5。)8.709Wnb)松装比重0.86g/cm3c)振实密度1.62g/cm3d)比表面积6.39m7g化学指标(%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例4l)配制含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液，溶液中钴浓度为80gZL,掺杂元素铝含量为0.15g/L;将氨水加入氢氧化钠溶液中制成沉淀剂溶液，其沉淀剂溶液中氢氧化钠含量为100g/L，氨水含量为20g/L。2)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液用并流的方法加入到反应器中进行反应，含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液和沉淀剂溶液的并流体积比为1:(1.1L3)，反应PH值为8.O—IO.0，反应温度为60°C，反应时间10h。3)将反应物氢氧化钴用纯水洗涤后在8CTC条件下干燥；在65(TC下空气气氛下煅烧三小时，随炉冷却后的得到黑色的掺杂四氧化三钴。制备的产物，物理化学指标如下其粒度(D5。)分布在79nm范围，形貌为球形或类球形，松装比重》0.8g/cm3，振实密度^1.60g/cm3，经X-射线衍射分析物相为立方晶体结构。物理指标-a)激光粒度(D5):8.709Wnb)松装比重0.86g/cm3c)振实密度1.62g/cm3d)比表面积6.39m7g化学指标(%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1.一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于其制备过程的包括1)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液与含有氨水和氢氧化钠的混合沉淀剂溶液混合，在pH值为8.4～10，温度为40～80℃条件下反应8～20h；制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀；2)将制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀洗涤、干燥后，在500～800℃温度下，煅烧2～6小时，得到掺杂四氧化三钴。2.根据权利要求1所述的一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于所述的含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液的钴浓度为60150g/L。3.根据权利要求1所述的一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于所述的含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液中的掺杂元素为镁、铝、钛中的一种或其两种以上的混合；其惨杂元素离子的含量为0.050.25g/L。4.根据权利要求1所述的一种掺杂四氧化三钴的制备方法，其特征在于所述含有氨水和氢氧化钠的混合沉淀剂溶液中，其氨水的含量为1520g/L，氢氧化钠含量为80150g/L，与含有掺杂元素离子的金属钴盐溶液的混合比例为(1.11.3):1。全文摘要一种掺杂四氧化三钴的制备方法，涉及用于锂离子电池正极材料的改性四氧化三钴的制备方法。其特征在于其制备过程的包括1)将含有掺杂元素离子的硝酸钴溶液与含有氨水和氢氧化钠的混合沉淀剂溶液混合，在pH值为8.4～10，温度为40～80℃条件下反应8～20h；制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀；2)将制得含有掺杂元素的氢氧化钴沉淀洗涤、干燥后，在500～800℃温度下，煅烧2～6小时，得到掺杂四氧化三钴。本发明的方法反应得到颗粒均匀，形貌规则，粒度在一定范围内可控的掺杂氢氧化钴，经过煅烧得到掺杂四氧化三钴。本发明的特点在于在硝酸钴溶液中直接引入镁源、铝源、钛源等，方法简单易操作。文档编号C01G51/04GK101279771SQ20081011075公开日2008年10月8日申请日期2008年5月29日优先权日2008年5月29日发明者刘会基,刘进才,李永军,浚武,贺建军,高小琴申请人:金川集团有限公司