一种掺杂型碳酸钴及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115893512A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211471456.7H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2022.11.23(71)申请人荆门市格林美新材料有限公司地址448124湖北省荆门市荆门高新区·掇刀区迎春大道3号(72)发明人刘文泽于杨许开华张坤段小波赵亚强陈颖(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师潘登(51)Int.Cl.C01G51/06(2006.01)C01G51/04(2006.01)C01G51/00(2006.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书2页说明书7页(54)发明名称一种掺杂型碳酸钴及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种掺杂型碳酸钴及其制备方法和应用。所述掺杂型碳酸钴为钇和磷酸根双离子掺杂的碳酸钴。本发明通过掺杂元素钇(Y)和磷酸根对碳酸钴进行共掺杂，钇具有较大的离子半径，可以扩大锂离子传输通道，同时很好地稳定材料的结构。钇离子配合磷酸根的掺杂可以提高材料的热稳定性和离子传输速率。CN115893512ACN115893512A权利要求书1/2页1.一种掺杂型碳酸钴，其特征在于，所述掺杂型碳酸钴为钇和磷酸根双离子掺杂的碳酸钴。2.根据权利要求1所述的掺杂型碳酸钴，其特征在于，以所述掺杂型碳酸钴的总质量为基准，钇元素的掺杂量为0.2‑1％；优选地，以所述掺杂型碳酸钴的总质量为基准，磷酸根的掺杂量为0.2‑1％。3.一种如权利要求1或2所述的掺杂型碳酸钴的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)分别配制金属溶液溶液、沉淀剂溶液和底液；所述金属溶液为钴钇混合溶液，或所述金属溶液为独立存在的钴溶液和钇溶液；所述沉淀剂包括第一沉淀剂和第二沉淀剂，所述第一沉淀剂包括碳酸盐和/或碳酸氢盐，所述第二沉淀剂包括磷酸盐；(2)将金属溶液和沉淀剂溶液加入到底液中进行共沉淀反应，得到所述的掺杂型碳酸钴。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钴钇混合溶液的制备方法包括：将钴源和钇源分散到水中，得到所述的钴钇混合溶液；优选地，所述钴溶液的制备方法包括：将钴源分散到水中，得到所述的钴溶液；优选地，所述钇溶液的制备方法包括：将钇源分散到水中，得到所述的钇溶液；优选地，所述钴钇混合溶液和所述钴溶液中的钴源独立地包括CoCl2、CoSO4和Co(NO3)2中的至少一种；优选地，所述钴钇混合溶液和所述钇溶液中的钇源独立地包括YCl3；优选地，以所述金属溶液的总量为基准，钴源中的钴元素的浓度为90‑130g/L；优选地，以所述金属溶液的总量为基准，钇源中的钇元素的浓度为0.1‑0.5g/L。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐包括Na2CO3和(NH4)2CO3中的至少一种；优选地，所述碳酸氢盐包括NH4HCO3和NaHCO3中的至少一种；优选地，所述沉淀剂溶液中，第一沉淀剂的浓度为200‑260g/L；优选地，所述磷酸盐包括NH4H2PO4、(NH4)2HPO4和(NH4)3PO4中的至少一种；优选地，所述沉淀剂溶液中，磷酸根的浓度为2‑5g/L。6.根据权利要求3‑5任一项所述的方法，其特征在于，所述金属溶液和沉淀剂溶液的流量之比为1:(1～2)；所述底液为碳酸盐和磷酸盐的混合溶液，或者所述底液为水；优选地，所述底液中，碳酸盐的浓度为0‑50g/L，磷酸盐的浓度为0‑1g/L。7.根据权利要求3‑6任一项所述的方法，其特征在于，所述共沉淀反应的温度为40‑60℃；优选地，所述共沉淀反应的pH为7.0‑7.6。8.一种掺杂型氧化钴，其特征在于，所述掺杂型氧化钴采用权利要求1或2所述的掺杂型碳酸钴经煅烧制备得到；优选地，所述煅烧的温度为500‑800℃。9.一种钴酸锂，其特征在于，所述钴酸锂采用权利要求8所述的掺杂型氧化钴制备得2CN115893512A权利要求书2/2页到。10.一种电池，其特征在于，所述电池的正极中包含权利要求9所述的钴酸锂。3CN115893512A说明书1/7页一种掺杂型碳酸钴及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及新能源技术领域，涉及一种掺杂型碳酸钴及其制备方法和应用。背景技术[0002]钴酸锂正极材料广泛应用于3C数码电子领域，常规电压窗口的比容量仅为140mAh/g左右，远低于其理论比容量，提高电压上限可有效增加容量，但会带来结构不稳定，容易坍塌，循环性能变差等问题。[0003]为了提高其比容量，常见的方法是通过掺杂Al来稳定材料结构，常见的掺杂方式是在制备前驱体氧化钴时进行掺杂，从而提高充电上限电压来增加容量。但随着掺Al量的增加逐渐出现Al偏析，容量下降等情况，得不偿失。[0004]CN1097