【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钴的碳酸盐材料，特别涉及一种铝掺杂钴前驱物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳酸钴和碱式碳酸钴不仅可以作为四氧化三钴、钴酸锂等生产电池用材料的前驱体，而且还作为制备催化剂的前驱体。无论是作为生产电池用材料的前驱体，还是催化剂的前驱体，这些衍生产品对于碳酸钴和碱式碳酸钴的性能有很大的继承性。例如，铝元素掺杂在碳酸钴和碱式碳酸钴中的掺杂能够提高衍生钴酸锂正极材料的稳定性，同时，碳酸钴和碱式碳酸钴的形貌、粒径也对衍生钴酸锂正极材料的放电性能有很大影响。
2、为此，研究人员对铝掺杂的碳酸钴和碱式碳酸钴做了大量的研究。cn118811868a公开了一种掺铝碱式碳酸钴材料的制备方法，先将钴盐、铝盐和非离子型表面活性剂混合配制成混合溶液1，将碳酸氢铵溶液和氨-氯化铵缓冲溶液混合配制成混合溶液2，再将混合溶液1与混合溶液2混合，控制ph，在加热搅拌下进行反应，得到晶种溶液，再向晶种溶液中加入混合溶液1和混合溶液2，控制ph，在加热搅拌下进行反应，得到类球形掺铝碱式碳酸钴。此方法通过非离子型表面活性剂用于对钴离子的络合，使得钴离子的有序缓慢沉淀，氨-氯化铵缓冲溶液能够有效防止体系内的ph发生突变，制备球形度好的掺铝碱式碳酸钴。然而，此方法需要严格控制反应ph，操作较为繁琐。cn115477331a公开了一种掺铝碳酸钴及其制备方法，将可溶性钴盐、可溶性铝盐和分散剂溶解于水中，得到金属液a，将可溶性钴盐和可溶性铝盐溶解于水中，得到金属液b，配制碳酸氢盐作为底液，配制碳酸盐作为沉淀剂；将金属液a和沉淀剂并流加入底液中，反应，
3、有必要提供不需要表面活性剂和络合剂对铝掺杂钴前驱物结构进行调控的简单制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：不引入额外的表面活性剂和络合剂结构调整助剂，通过调整铝盐和钴盐混合溶液与沉淀剂溶液的比例，在混合后无需再次搅拌在较低温度下生长，制备所需的铝掺杂钴前驱物。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种铝掺杂钴前驱物的制备方法，包括，
3、将钴盐和铝盐的混合溶液和沉淀剂溶液搅拌混合后停止搅拌，得到反应体系；
4、将反应体系升温，使得产物生长，收集得到铝掺杂钴前驱物。
5、进一步地，所述升温将反应体系温度升至40-60℃；
6、所述生长的时间为15-20h。
7、进一步地，所述钴盐和铝盐的混合溶液中钴盐和铝盐的浓度分别为90-150g/l和1.4-1.7g/l。
8、进一步地，所述沉淀剂溶液中沉淀剂的浓度为200-260g/l，所述沉淀剂包括可溶性碳酸盐、可溶性碳酸氢盐中的至少一种。
9、进一步地，所述钴盐和铝盐的混合溶液和沉淀剂溶液的体积比为1：0.4-1.4。
10、进一步地，所述搅拌混合在转速180-230rpm下持续1-2h。
11、进一步地，所述收集包括洗涤和干燥；
12、所述洗涤将洗涤液中的杂质离子浓度洗至低于20ppm；
13、所述干燥在100-130℃下进行。
14、需要说明的是，本专利技术对于钴盐和铝盐的种类无需严格限定，示例性地，钴盐可以为六水合氯化钴、七水合硫酸钴、六水合硝酸钴等中的至少一种；铝盐可以为九水合硝酸铝、无水氯化铝、十八水硫酸铝等中的至少一种。沉淀剂可以是碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢铵等中的至少一种。对于钴盐和铝盐的混合溶液和沉淀剂溶液的溶剂也无需严格限定，示例性地可以为水、乙醇、丙酮等中的至少一种，优选为水。
15、本专利技术也提供了一种铝掺杂钴前驱物，采用上述的方法得到。
16、进一步地，铝掺杂钴前驱物的形貌为纳米片团簇或类球形。
17、本专利技术还提提供了上述的铝掺杂钴前驱物作为电池材料、催化剂的前驱体的应用。
18、相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果：
19、本专利技术在不引入额外的表面活性剂和络合剂结构调整助剂的基础上，只是将铝盐和钴盐混合溶液与沉淀剂溶液混合，通过调整铝盐和钴盐混合溶液与沉淀剂溶液的比例就能有效地调控产物的类型以及形貌。
20、本专利技术在铝盐和钴盐混合溶液与沉淀剂溶液搅拌混合后得到反应体系就停止搅拌，静置升温生长，避免了计量泵连续进料不稳定造成的晶体一致性差等问题；反应工序少，对人员和设备要求较低，有利于产品稳定生产，同时，人员操作步骤、装置搅拌减少，降低了人力和电力成本。
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1.一种铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述升温将反应体系温度升至40-60℃；
3.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述钴盐和铝盐的混合溶液中钴盐和铝盐的浓度分别为90-150g/L和1.4-1.7g/L。
4.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液中沉淀剂的浓度为200-260g/L，所述沉淀剂包括可溶性碳酸盐、可溶性碳酸氢盐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述钴盐和铝盐的混合溶液和沉淀剂溶液的体积比为1：0.4-1.4。
6.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合在转速180-230rpm下持续1-2h。
7.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述收集包括洗涤和干燥；
8.一种铝掺杂钴前驱物，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法得到。
10.根据权利要求8所述的铝掺杂钴前驱物作为电池材料、催化剂的前驱体的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述升温将反应体系温度升至40-60℃；
3.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述钴盐和铝盐的混合溶液中钴盐和铝盐的浓度分别为90-150g/l和1.4-1.7g/l。
4.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液中沉淀剂的浓度为200-260g/l，所述沉淀剂包括可溶性碳酸盐、可溶性碳酸氢盐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的铝掺杂钴前驱物的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：于利成，许开华，何文军，沈超峰，周思佳，叶晗晨，李炳忠，
申请(专利权)人：格林美江苏钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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