[發明專利]一種制備球形氧化亞鈷的方法

有效

• 申請號: 200710156481.5
• 申請日: 2007-11-09
• 公開（公告）號: CN101182043A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 劉舒文;劉秀慶;金大慶;向波
• 申請（專利權）人: 浙江華友鈷鎳材料有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;H01M4/52
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 唐迅

技術領域

本發明涉及一種氧化亞鈷的制備，特別是一種制備球形氧化亞鈷的方法。

背景技術

氧化亞鈷是Ni/Cd和Ni/MH電池的重要陽極填料，在電池中Co²⁺離子能夠進入氫氧化鎳的層格里改善氫氧化鎳的性能，得到一種充電效率高的電極材料，如中國專利CN1173855。作為電極材料的重要組成部分，一般要求氧化亞鈷具有好的反應活性和高的純度。

目前市面上氧化亞鈷產品的粉末基本上為無定形結構，呈團聚狀，粒度大小不一、粒度分布不集中。這樣的粉末在電池制作過程中，不利于混料的均勻性，可能導致成分偏析和電池性能的不一致性。氧化亞鈷是低價氧化物，化學性質活潑，在空氣中容易氧化變質。無定形結構氧化亞鈷由于其顆粒表面粗糙，表面積太大，其抗氧化性差。中國專利CN1321795采用電解法制備的氧化亞鈷其組成為CoO·Co_x，雖然部分純鈷的存在有利于抗氧化性，但是其又會影響電池的后期放電性能。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述已有技術的不足而提出一種制備出球形、高純度、粒度分布集中、抗氧化性強的氧化亞鈷方法。

為了達到上述目的，本發明提供的一種制備球形氧化亞鈷的方法，它包括以鈷礦為鈷原料，經浸出凈化后，得到的鈷液，其特征是采用絡合-均相沉淀法制備前軀體，即將鈷液配制成絡合鈷鹽溶液，再通過加入沉淀劑溶液，控制前驅體的合成得到沉淀物前驅體；再對前驅體在300℃-550℃，惰性或微還原性氣體的氣氛中進行熱分解得到球形氧化亞鈷，將制得的球形氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯合鈍化后，采用熱封包裝得到本發明的氧化亞鈷。

其制備步驟是：

(a)采用含鈷礦料為原料，經浸出凈化后，得到5g/L-50g/L的鈷液；此鈷液為高純度鈷液，所述高純度鈷液指雜質含量較低的鈷液。

(b).向上述鈷液中按鈷質量的0.1％-5％加入氨水、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙二醇PEG(1000)、水溶性淀粉中的一種或幾種，作為絡合鈷鹽溶液；

(c).選用碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸鈉或氫氧化鈉中的一種作為沉淀劑，經溶解、過濾后配成10g/L-100g/L沉淀劑溶液；

(d).將過量10％-30％沉淀劑溶液和絡合鈷鹽溶液，用并流加料法加入反應釜，控制驅體合成的反應溫度為30℃-90℃，反應pH值為3.0-9.0，攪拌速度為400rpm-3000rpm，以絡合-均相沉淀法連續制得鈷鹽的沉淀物作為前軀體；

(e).前軀體經過濾、真空干燥后，送入管式爐在300℃-550℃、惰性或微還原性氣體的氣氛中進行熱分解得到球形氧化亞鈷；

(f).將球形氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯合鈍化鈍化后，用熱封或真空包裝。

所述的惰性或微還原性氣體的氣氛是指N₂、CO₂或CO、N₂/H₂。所述的氣體鈍化劑是指N₂或CO₂，液體鈍化劑是指酒精、丙酮、汽油或油酸。

在絡合-均相沉淀反應過程中，其所述的控制前驅體合成的反應溫度、反應pH值和攪拌速度及并流加料控制采用DCS集散控制系統控制。在此，DCS即為集散控制系統的英文縮寫，集散控制系統是自動控制中的常用術語，在此不作詳細介紹。

與現有方法相比，本發明具有以下優點：

1.按本發明方法制得的氧化亞鈷粉末活性高、純度高、粒度均勻且分布集中、顆粒表面光滑和抗氧化性強等優點；

2.利用結晶理論控制前驅體的合成，以絡合-均相沉淀法連續生產前驅體，通過對合成反應參數的控制，可以對前軀體的形貌和粒度進行控制；

3.采用高度智能化的DCS集散控制系統對合成反應過程進行控制，可以對合成反應的各種工藝參數，如：反應溫度、pH值、溶液濃度、加料速度和攪拌速度等實現精確控制，這避免了人為操作的誤差，實現了標準化作業，可確保產品各項指標的穩定性；

4.直接采用凈化后的鈷液作為原料，這避免了鈷鹽的結晶、溶解過程，有利于降低產品成本；

5.用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯合鈍化后，可以隔離氧化亞鈷粉末與空氣中的氧接觸，提高氧化亞鈷的抗氧化性；

6.包裝過程采用熱封，可以避免真空包裝對粉末的擠壓，便于制備電池過程中的使用；

7.本發明工藝流程簡單，產品質量穩定，成本低，自動化程度高，適合于大規模工業化生產。

附圖說明