[發(fā)明專利]一種制備球形氧化亞鈷的方法

有效

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• 申請日: 2007-11-09
• 公開（公告）號: CN101182043A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)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(fā)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(fā)明內容

本發(fā)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(fā)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(lián)合鈍化后，采用熱封包裝得到本發(fā)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(xù)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(lián)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(tǒng)控制。在此，DCS即為集散控制系統(tǒng)的英文縮寫，集散控制系統(tǒng)是自動控制中的常用術語，在此不作詳細介紹。

與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.按本發(fā)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(yōu)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(xù)生產前驅體，通過對合成反應參數(shù)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(tǒng)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(shù)，如：反應溫度、pH值、溶液濃度、加料速度和攪拌速度等實現(xiàn)精確控制，這避免了人為操作的誤差，實現(xiàn)了標準化作業(yè)，可確保產品各項指標的穩(wěn)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(lián)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(fā)明工藝流程簡單，產品質量穩(wěn)定，成本低，自動化程度高，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產。

附圖說明