一种氢氧化钴材料和钴酸锂材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种氢氧化钴材料和钴酸锂材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子电池具有高电压、比能量污染小、寿命长的优点，广泛用于3c电池正极材料。目前，手机、电动车中所需锂电池用量逐年上升，更需要锂离子电池技术的迭代以满足需求。在众多的锂离子电池中，钴元素都扮演着重要角色，起到稳定材料、提升安全性的作用。钴酸锂材料与磷酸铁锂及三元材料相比，具有安全性高、压实密度大等优点，被广泛应用于手机等便携设备中。然而，采用现有方法所得钴酸锂材料稳定性较低，无法满足日益提升的循环要求。

2、氢氧化钴作为制备钴酸锂正极材料的重要含钴前驱体，其结构、形貌、粒度、晶体结构等物化指标对钴酸锂晶格结构及性能影响较大。目前商业化制备氢氧化钴的方法主要有共沉淀结晶、水热法及喷雾热解结晶法，所得氢氧化钴形貌、粒度分布等性能各有不同。

3、cn103342394a公开了一种连续化制备高松比多孔球状氢氧化钴的方法，该方法包括将氯化钴溶液、氢氧化钠和络合剂溶液并流加入反应釜中，并流过程中迅速将ph值控制在8～12，往溢流料中加入抗氧化剂陈化，过滤、洗涤、干燥后即得氢氧化钴。然而，采用该方法所得多孔球状氢氧化钴的稳定性较低、循环性能有待提高。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种稳定性高、循环性能好的氢氧化钴材料。

2、本发明的第二目的在于提供一种氢氧化钴材料的制备方法。

3、本发明的第三目的在于提供由上述方法制备得到的氢氧化钴材料。

4、本发明的第四目的在于提供一种钴酸锂材料的制备方法。

5、本发明的第五目的在于提供由上述方法制备得到的钴酸锂材料。

6、本发明的第六目的在于提供上述钴酸锂材料作为锂离子电池正极材料的应用。

7、具体地，本发明提供的氢氧化钴材料的xrd晶体结构中i(001)/i(101)为1.2～2，fwhm(001)/fwhm(101)为0.5～1.2。

8、本发明提供的氢氧化钴材料的制备方法包括将钴源溶液、螯合剂溶液以及碱液分别连续通入反应釜中进行螯合反应，所述钴源溶液的进料量控制在8～20l/h，所述螯合剂溶液的进料量控制在0.1～5l/h，所述碱液的进料量以将体系的ph值控制在10.8～11.5为准，所述螯合剂溶液中同时含有磷酸二氢铵和氨水，待粒度分布稳定后，收集溢流槽浆料，将浆料依次进行过滤、洗涤和烘干后即得到氢氧化钴材料。

9、本发明还提供了由上述方法制备得到的氢氧化钴材料。

10、本发明提供的钴酸锂材料的制备方法包括将上述氢氧化钴与锂源混合均匀，之后将所得混合物进行烧结，得到钴酸锂材料。

11、本发明还提供了由上述方法制备得到的钴酸锂材料。

12、此外，本发明还提供了上述钴酸锂材料作为锂离子电池正极材料的应用。

13、本发明提供的氢氧化钴材料的制备方法的关键在于同时以磷酸二氢铵和氨水作为络合剂，将钴源、螯合剂以及碱液连续通入反应釜中进行螯合反应，通过控制大流量进料以及特定ph值，由此所得氢氧化钴趋向于沿z轴生长，造成了其(001)面出现极强的衍射峰，呈现优势面，该优势面可以赋予氢氧化钴材料强稳定性、在循环过程中不易发生破裂的现象，同时可以使所得氢氧化钴具有良好的层状结构并且在烧结后仍有较好的保留，赋予钴酸锂材料在(003)面良好的强度继承性，提高钴酸锂材料的稳定性，在循环过程中不易发生碎裂等现象，并且层状结构能够为li离子传输提供更好的条件，从而提升钴酸锂材料的循环稳定性。

技术特征：

1.一种氢氧化钴材料，其特征在于，所述氢氧化钴材料的xrd晶体结构中i(001)/i(101)为1.2～2，fwhm(001)/fwhm(101)为0.5～1.2。

2.根据权利要求书1所述的氢氧化钴材料，其特征在于，所述氢氧化钴材料为柱状或片状，优选为六棱柱状；

3.根据权利要求1所述的氢氧化钴材料，其特征在于，22°～32°之间杂峰的峰强总和与i(101)处峰强的比值≤0.15。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的氢氧化钴材料，其特征在于，所述氢氧化钴材料中含有掺杂元素；优选地，所述掺杂元素选自ni、mn、zr、al、mg、ti、sr、w、y、mo、sb、nb、sn、zn、la、ce、b及f元素中的至少一种；优选地，所述掺杂元素的掺杂量为0～1.5％。

5.一种氢氧化钴材料的制备方法，其特征在于，该方法包括将钴源溶液、螯合剂溶液以及碱液分别连续通入反应釜中进行螯合反应，所述钴源溶液的进料量控制在8～20l/h，所述螯合剂溶液的进料量控制在0.1～5l/h，所述碱液的进料量以将体系的ph值控制在10.8～11.5为准，所述螯合剂溶液中同时含有磷酸二氢铵和氨水，待粒度分布稳定后，收集溢流槽浆料，将浆料依次进行过滤、洗涤和烘干后即得到氢氧化钴材料。

6.根据权利要求5所述的氢氧化钴材料的制备方法，其特征在于，所述钴源溶液的浓度为90～150g/l；

7.由权利要求5或6所述的方法制备得到的氢氧化钴材料。

8.一种钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1～4和7中任意一项所述的氢氧化钴与锂源混合均匀，之后将所得混合物进行烧结，得到钴酸锂材料；

9.由权利要求8所述的方法制备得到的钴酸锂材料。

10.权利要求9所述的钴酸锂材料作为锂离子电池正极材料的应用。

技术总结本发明属于锂离子电池领域，涉及一种氢氧化钴材料和钴酸锂材料及其制备方法和应用。所述氢氧化钴材料的制备方法包括将钴源溶液、螯合剂溶液以及碱液分别连续通入反应釜中进行螯合反应，所述钴源溶液的进料量控制在8～20L/h，所述螯合剂溶液的进料量控制在0.1～5L/h，所述碱液的进料量以将体系的pH值控制在10.8～11.5为准，所述螯合剂溶液中同时含有磷酸二氢铵和氨水，待粒度分布稳定后，收集溢流槽浆料，将浆料依次进行过滤、洗涤和烘干后即得到氢氧化钴材料。采用本发明提供的方法所得钴酸锂材料的循环稳定性高。技术研发人员：曾雷英,吴准,刘爱莲,魏肖南受保护的技术使用者：厦门厦钨新能源材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5