[發明專利]一種球形四氧化三鈷及其制備方法

有效

• 申請號: 201210089761.X
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN103359794A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 宋順林;王汝娜;劉亞飛;陳彥彬;湯賀軍
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬鋰離子電池正極材料的技術領域，具體涉及一種球形四氧化三鈷及其制備方法。

背景技術

隨著智能手機、平板電腦等高端電子產品的飛速發展，對鋰電池的要求也會越來越高，更大的容量更長的待機時間是必然的發展方向，在這個廣闊的高端市場領域，高密度鈷酸鋰占有90%以上的份額。

高密度鈷酸鋰以氧化鈷為原料來制備。由于原料氧化鈷的性能對鈷酸鋰材料有很大影響，所以對于氧化鈷制備有著嚴格的物化指標要求。目前常見的氧化鈷制備方法有濕法和干法，其中以濕法為優。

氧化鈷濕法合成工藝主要有碳酸鈷工藝、氫氧化鈷工藝：根據專利申請公開文件CN1376638A中所披露的碳酸鈷工藝是液相合成成碳酸鈷，高溫煅燒得到氧化鈷，再與鋰源反應，收率低，破碎難，粒度分布差，顆粒小且很難做大，致密度低，不能滿足高端鈷酸鋰的要求。根據專利申請公開文件CN101857277A、CN101434416A、CN101279771A中所披露氫氧化鈷工藝是液相合成氫氧化鈷，直接與鋰源反應，此工藝的顆粒大小及粒度分布可控，致密度較高，煅燒溫度低，無需強力破碎，但是此工藝需添加絡合劑，通常為有氨體系，廢水廢氣的排放是個嚴重問題，對環境造成污染，而且氫氧化鈷中的雜質含量難以去除。

發明內容

本發明的目的是向本領域提供一種球形四氧化三鈷及其制備方法，產品顆粒大小可控，D₅₀能夠做到2~20um，粒度分布均勻，致密度高，堿性雜質含量低，產品一致性高；其制備方法簡單，無需添加絡合劑，容易洗滌，無對環境有害的物質排放，安全友好。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種球形四氧化三鈷的制備方法主要包括以下步驟。

（1）將鈷鹽配制成濃度為0.5~5mol/L的鈷鹽水溶液；配制濃度為1~10mol/L的沉淀劑；準備合適的氧化劑。

（2）采用并流的方式把鈷鹽水溶液、沉淀劑和氧化劑同時通入反應釜中，控制pH值為8~12，反應溫度為30~90℃，攪拌下反應，使顆粒中粒徑達到2~20um，陳化2~10h，反應物經離心、洗滌及二次離心得到前驅體濾餅，直接在400~900℃條件下煅燒2~20h后得到四氧化三鈷。

上述的制備方法中，步驟（1）所述的鈷鹽優選是硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷或乙酸鈷等中的一種或其中幾種的混合物。

上述的制備方法中，步驟（1）所述的沉淀劑優選是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、氫氧化鋰、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鈉或碳酸鈉等中的一種或其中幾種的混合物。

上述的制備方法中，步驟（1）所述的氧化劑為氧氣、空氣、雙氧水、過氧化鈉、次氯酸鈉和過硫酸鈉等。

上述的制備方法中，步驟（2）中沉淀劑與鈷摩爾比約為1.0~2.5。

上述的制備方法中，步驟（2）中氧化劑與鈷鹽的摩爾比為0.5~5。

根據以上一種球形四氧化三鈷的制備方法所制得的球形四氧化三鈷，其特征在于其鈷含量為72.0~74.0%，D₅₀約為2~20um，松裝密度＞0.5g/cm³。

本發明的球形四氧化三鈷及其制備方法，其產品粒度D₅₀在2~20um之間，產品顆粒大小可控，粒度分布均勻，致密度高，堿性雜質含量低，產品一致性高；其制備方法簡單，無需添加絡合劑，過程無有害的物質排放，安全友好。

附圖說明

圖1為實施例1中制得的球形氧化鈷電鏡照片；

圖2為實施例3中制得的球形氧化鈷電鏡照片。

具體實施方法

????以下通過附圖和實施例具體說明本發明的實施方式，但不用來限制本發明的范圍。

實施例1???

配制4mol/L的硫酸鈷鹽溶液、8mol/L的氫氧化鈉溶液及8mol/L的雙氧水溶液，將三種溶液同時并流加入攪拌的反應釜中，控制鹽：雙氧水：氫氧化鈉的摩爾比為1:1:2，控制加液速度使得反應的pH值為8，控制反應溫度為60℃，反應后的漿液自然溢流到另一釜內陳化，經離心、洗滌過濾，再在500℃下煅燒8h，得到直徑D₅₀=15.51um，松裝密度1.64g/cm³的四氧化三鈷。

實施例2