【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池正极材料，涉及一种调控四氧化三钴形貌的方法及其应用。
技术介绍
1、随着3c电池产品趋于“轻薄化、耐用化”，对锂离子电池的性能提出更高要求，现主要朝向高能量密度、高电压、高压实和高倍率的方向发展。其中，钴酸锂正极材料具有比容量大、电压高以及循环性能好等优点，其已被广泛应用于3c电池产品。四氧化三钴是制备钴酸锂的主要原材料，其会影响钴酸锂材料的性能发挥，尤其是四氧化三钴的颗粒形貌会对钴酸锂的活性产生较大影响。
2、基于以上研究，需要提供一种调控四氧化三钴形貌的制备方法，以达到能够精确调控四氧化三钴形貌的目的，从而根据不同需求，可控地得到具有不同形貌的四氧化三钴。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种调控四氧化三钴形貌的方法及其应用，所述方法通过引入添加剂，使添加剂吸附特定晶面，控制四氧化三钴的晶面生长，从而精确调控四氧化三钴的形貌，并且还能够控制四氧化三钴的优势生长晶面，提高四氧化三钴在制备钴酸锂时的配锂烧结活性，从而进一步提升钴酸锂材料的性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种调控四氧化三钴形貌的方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)将钴盐溶液和碳铵物质溶液进行第一混合和反应，得到含氯化铵的碳酸钴；
5、所述钴盐溶液中的钴盐包括含氯钴盐或者不含氯钴盐，当所述钴盐溶液中的钴盐为不含氯钴盐时，所述第一混合时还加入了氯化铵；
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7、四氧化三钴在生长过程中，在(100)和(111)这两个晶面上的生长较为明显，当这两个晶面的衍射峰强度比值(r)不同时，四氧化三钴将会表现出不同的形貌。当r＝i(100)/i(111)＝0.58时，四氧化三钴则为正方体；r＝i(100)/i(111)＝1.73时，四氧化三钴为标准的八面体，如图1所示，r为不同数值时，四氧化三钴具有不同的形貌。
8、因此，根据四氧化三钴形貌受i(100)/i(111)强度比值的影响，本专利技术通过在四氧化三钴的制备过程中，引入添加剂氯化铵以及高分子类添加剂，其中，氯化铵具有吸附(111)晶面的作用，导致(100)晶面生长速度大于(111)，使四氧化三钴的形貌呈现出八面体；而高分子类添加剂可以吸附(100)晶面，导致(100)晶面生长速度小于(111)，使四氧化三钴的形貌呈现出正方体或者球形，因此，本专利技术通过加入氯化铵以及高分子类添加剂，根据氯化铵以及高分子类添加剂的不同添加比例，可以使不同晶面呈现出不同生长速度，使(100)晶面和(111)晶面的衍射强度变化，从而能够调控(100)和(111)这两个晶面的衍射峰强度比值r，如前所述，r值影响了四氧化三钴的形貌，因此，采用不同的氯化铵以及高分子类添加剂添加比例，可以调控四氧化三钴的形貌，从而得到形貌可控的四氧化三钴。
9、本专利技术所述钴盐包括含氯钴盐或者不含氯钴盐，所述钴盐为含氯钴盐时，含氯钴盐会与碳铵物质反应，得到氯化铵和碳酸钴，因此可以无需在第一混合时额外添加氯化铵，降低了成本；当所述钴盐为不含氯钴盐时，所述混合时还需额外加入氯化铵，保证得到含氯化铵的碳酸钴。
10、优选地，步骤(1)所述含氯化铵的碳酸钴在进行步骤(2)之前，还进行了水洗。
11、本专利技术得到的含氯化铵的碳酸钴可以经过水洗，控制氯化铵的含量，也可以不经过水洗，保留较多的氯化铵。
12、优选地，所述水洗时，纯水与含氯化铵的碳酸钴的质量之比小于10，例如可以是9.5、8.5、7.5、6.5、5.5、4.5、3.5、2.5、1.5或0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、本专利技术将含氯化铵的碳酸钴进行水洗的作用是洗去氯化铵，控制氯化铵的含量，若水洗时的纯水使用量过多，则会将氯化铵基本洗去，使氯化铵无法有效发挥调节四氧化三钴晶面生长的作用，为了保证碳酸钴中还存在能够有效发挥作用的氯化铵，控制了纯水与含氯化铵的碳酸钴的质量之比小于10。
14、优选地，所述水洗的温度为60℃-80℃，例如可以是60℃、70℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，步骤(1)所述反应的温度35-50℃，例如可以是35℃、40℃、45℃或50℃，反应的时间为35-45h，例如可以是35h、40h或45h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，步骤(1)所述反应的ph为7-7.5，例如可以是7、7.2或7.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，步骤(1)所述含氯化铵的碳酸钴的粒径dv50为3μm-4μm，例如可以是3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述碳铵物质包括碳酸氢铵。
19、本专利技术碳铵物质可以为碳酸铵，或者碳酸氢铵，优选为碳酸氢铵，从而能够保证碳酸钴的产率。
20、优选地，步骤(1)所述钴盐溶液中的钴盐包括氯化钴和/或硫酸钴。
21、优选地，步骤(2)所述高分子类添加剂的质量为步骤(1)所述含氯化铵的碳酸钴质量的0.01wt％-0.1wt％，例如可以是0.01wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.07wt％、0.09wt％或0.1wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.01wt％-0.05wt％。
22、本专利技术所述高分子类添加剂的添加量会影响四氧化三钴的生长，若高分子类添加剂的添加量相较于含氯化铵的碳酸钴的质量过多，会影响含氯化铵的碳酸钴的分散，难以使含氯化铵的碳酸钴分散均匀，这会导致四氧化三钴颗粒团聚；若相较于含氯化铵的碳酸钴的质量过少，则高分子类添加剂控制晶面生长的效果下降，影响四氧化三钴形貌的调控，也会影响优势生长晶面，影响钴酸锂性能。
23、优选地，步骤(2)所述高分子类添加剂包括pva(聚乙烯醇)、ctab(十六烷基三甲基溴化铵)、peg(聚乙二醇)或pvdf(聚偏氟乙烯)中的任意一种或至少两种的组合。
24、本专利技术高分子类添加剂的种类选择也会影响四氧化三钴的形貌，由于不同高分子类添加剂吸附晶面时会使晶面的生长能量不同，生长能量不同时则会使晶面生长速率不同，晶面生长能量较大时的晶面生长速率更快，因此，在与氯化铵共同调节四氧化三钴形貌时，选择不同种类高分子类添加剂时，高分子添加剂的吸附晶面的生长速率不同，与氯化铵一起搭配使用时，也会影响四氧化三钴的形貌。
25、优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为720℃-800℃，例如可以是720℃、740℃、760℃、780℃或800℃，煅烧的时间为4h-6h，例如可以是4h本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种调控四氧化三钴形貌的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含氯化铵的碳酸钴在进行步骤(2)之前，还进行了水洗。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水洗时，纯水与含氯化铵的碳酸钴的质量之比小于10；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为35-50℃，反应的时间为35-45h；
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述碳铵物质包括碳酸氢铵；
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述高分子类添加剂的质量为步骤(1)所述含氯化铵的碳酸钴质量的0.01wt％-0.1wt％，优选为0.01wt％-0.05wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述高分子类添加剂包括PVA、CTAB、PEG或PVDF中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的温度为720℃-
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述四氧化三钴的形貌包括八面体、棱状八面体、类球体或正方体中的任意一种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述方法制得的四氧化三钴的应用，其特征在于，所述应用包括用于制备钴酸锂正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种调控四氧化三钴形貌的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含氯化铵的碳酸钴在进行步骤(2)之前，还进行了水洗。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水洗时，纯水与含氯化铵的碳酸钴的质量之比小于10；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为35-50℃，反应的时间为35-45h；
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述碳铵物质包括碳酸氢铵；
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述高分子类添加剂的质量为步骤(1)所述含氯化铵的碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛勇诚，刘更好，陈旭生，阮丁山，李长东，
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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