本发明涉及一种电池级四氧化三钴用碳酸钴前驱体的制备方法，具体涉及一种掺铝碱式碳酸钴及其制备方法。
背景技术：
1、锂离子电池在高电压下可释放出更高的容量，在能量密度上占据独特优势。但是，高电压钴酸锂存在体相结构不稳定的问题，掺杂铝元素可以稳定以氧为骨架的层状结构，提高结构稳定性。四氧化三钴是钴酸锂的前驱体，其性能很大程度上由碳酸钴的性能决定。随掺铝量的提升，如何在碱式碳酸钴中实现铝元素的均匀分布成为待攻坚挑战。同时，具有窄粒度分布的大颗粒碱式碳酸钴会使钴酸锂更具优势，但在制备大颗粒碱式碳酸钴时的反应过程中易出现颗粒团聚现象，此外，反应后期易产生小颗粒状的碱式碳酸钴，影响产品品质。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种掺铝碱式碳酸钴及其制备方法，该制备方法制备得到的掺铝碱式碳酸钴有着较好的一致性，形貌规整，铝元素分布均匀，球形度好，无明显铝的偏析，粒度分布集中。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种掺铝碱式碳酸钴的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：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；
5、步骤2：将所述混合溶液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；
6、步骤3:向所述晶种溶液中加入所述混合溶液1和混合溶液2，控制ph，在加热搅拌下进行反应，其中，在反应过程中控制浆料固含量为30-40％，直至浆料中的颗粒粒度生长至目标粒度，抽滤得到的沉淀经洗涤和烘干得到一种掺铝碱式碳酸钴材料。
7、在本发明的一些实施方式中，步骤1中，所述混合溶液1中钴离子的浓度为100-130g/l；所述混合溶液1中铝元素和钴元素的质量比为0.005-0.01。
8、在本发明的一些实施方式中，步骤1中，所述钴盐选自硫酸钴、硝酸钴或氯化钴中的一种或几种。
9、在本发明的一些实施方式中，步骤1中，所述铝盐包括硫酸铝、氯化铝、硝酸铝中的一种或几种。
10、在本发明的一些实施方式中，步骤1中，所述非离子型表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)、海藻酸钠、乙氧基壬基酚、碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
11、在本发明的一些实施方式中，步骤1中，所述非离子型表面活性剂的浓度为80-150ml/l。
12、在本发明的一些实施方式中，步骤1中，所述混合溶液2中的氨-氯化铵缓冲溶液中氨的浓度为0.1-0.2mol/l，所述氨-氯化铵缓冲溶液中氯化铵的浓度为0.1-0.3mol/l
13、在本发明的一些实施方式中，步骤2中，所述加热温度为40-48℃。
14、在本发明的一些实施方式中，步骤2中，所述晶种的粒径d50为4-9μm。
15、在本发明的一些实施方式中，步骤2的具体过程为：向反应釜中加入碳酸氢铵作为打底液，同时开启加热和搅拌，并流加入所述混合溶液1与混合溶液2进行反应，反应过程中通过调节反应过程中通过调节混合溶液1和混合溶液2的流量来控制ph，当反应釜内液位达到目标值时开启浓缩，直至物料的颗粒粒度生长至目标值，晶种制备完成。
16、在本发明的一些实施方式中，步骤3中的晶种生长直接在步骤2中所制备晶种的反应釜中进行，无需转移晶种，晶种的合成与生长均在同一反应釜内完成，生产操作简便。
17、用在本发明的一些实施方式中，步骤2中，所述打底液中的碳酸氢铵溶液浓度为120-150g/l，并流加入混合溶液2中的碳酸氢铵溶液浓度为210-250g/l，流量为5-10l/h，所述混合溶液1的流量为15-25l/h。进一步地，用所述打底液的ph为7.5-7.8。
18、在本发明的一些实施方式中，步骤2中，反应过程中通过调节混合溶液1和混合溶液2的流量来控制ph为7.6-7.8。
19、在本发明的一些实施方式中，步骤2中，所述打底液液位占反应釜体积的20-30％；进一步地，当反应釜内液位达到反应釜体积的75-80％时开启浓缩。
20、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述混合溶液2中的碳酸氢铵溶液浓度210-250g/l，流量为20-40l/h，所述混合溶液1加入的流量为20-30l/h。
21、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述ph为7.3-7.5。具体地，通过调节混合溶液1和混合溶液2的流量来维持晶种生长阶段的ph为7.3-7.5。
22、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述加热的温度为46-50℃。
23、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述类球状掺铝碱式碳酸钴的粒径d50为15-20μm。优选的，铝元素的含量为5500-6500ppm。
24、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述洗涤采用65-80℃的热水，洗涤的时间为40-60min。
25、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述烘干的温度为110-120℃，烘干时间为5-8h，烘干后物料的水分含量低于1％。
26、在本发明的一些实施方式中，步骤3中，所述烘干后还包括筛分的工序，筛分的目数为300-400目。
27、本发明提供所述的制备方法也可在制备钴酸锂正极材料中应用。
28、根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：
29、本发明加入的非离子型表面活性剂用于对钴离子的络合，有利于钴离子的有序缓慢沉淀，从而能够防止颗粒团聚并且不会对颗粒的粒径产生影响，从而能获得均匀分散的掺铝碱式碳酸钴球形颗粒，通过加入氨-氯化铵缓冲溶液能够有效防止体系内的ph发生突变，能够维持反应体系的稳定，从而有利于提高碱式碳酸钴产品中铝分布的均匀性程度；制备的掺铝碱式碳酸钴有着较好的一致性，形貌规整，球形度好，铝元素分布均匀，无明显铝的偏析，粒度分布集中。
1.一种掺铝碱式碳酸钴材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述混合溶液1中钴离子的浓度为100-130g/l；所述混合溶液1中铝元素和钴元素的质量比为0.005-0.01。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述晶种溶液中晶种的粒径d50为5-10μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2的具体过程为：向反应釜中加入碳酸氢铵溶液作为打底液，同时开启加热和搅拌，并流加入所述混合溶液1与混合溶液2进行反应，反应过程中通过调节混合溶液1和混合溶液2的流量来控制ph，当反应釜内液位达到目标值时开启浓缩，直至物料的颗粒粒度生长至目标值，晶种制备完成。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述打底液的ph为7.5-7.8，所述打底液中的碳酸氢铵溶液浓度为120-150g/l，并流加入混合溶液2中的碳酸氢铵溶液浓度为210-250g/l，流量为5-10l/h，所述混合溶液1的流量为15-25l/h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述混合溶液2中的碳酸氢铵溶液浓度210-250g/l，流量为20-40l/h，所述混合溶液1加入的流量为20-30l/h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述ph为7.3-7.5。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述一种掺铝碱式碳酸钴材料的粒径d50为15-20μm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述钴盐包括硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述铝盐包括硫酸铝、氯化铝、硝酸铝中的一种或几种。
