[發明專利]一種結構致密、類球體形貌碳酸鈷材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210173063.8
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102701292A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 吉鴻安;朱來東;王同敏
• 申請（專利權）人: 西北礦冶研究院
• 主分類號: C01G51/06
• 分類號: C01G51/06
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張克勤

技術領域

本發明屬于新能源、新材料領域，涉及對微觀形貌和物理性能有特性要求的碳酸鈷材料的制備方法，此制備方法制得的碳酸鈷可用于生產電池材料、硬質合金、電子材料等的氧化鈷產品的前軀體原料。

背景技術

?隨著電子、通訊行業的蓬勃發展，各種家用電器、手機、筆記本電腦對鋰離子二次電池的需求成倍增長，四氧化三鈷作為鋰電池鈷酸鋰材料的重要原料其生產技術也得到了快速進步。氧化鈷（特別是四氧化三鈷）產品外觀為灰黑色或黑色粉末，是一種重要的過渡金屬氧化物，通常作為生產硬質合金、電池材料、電子材料的主要原料及陶瓷工業的著色劑和化學工業中的催化劑。在化學工業中，Co₃O₄是一種高效、持久的催化劑。目前氧化鈷所用碳酸鈷前軀體的生產方法較多，常規將碳酸鹽溶液和鈷鹽溶液加入到反應容器中，制得的碳酸鈷作為生產氧化鈷用前驅體原料時因其沉淀物粒子團聚體形貌雜亂無形、疏松易碎而僅能生產普通級別的氧化鈷，更難以滿足電池材料等生產所需“類球體形貌致密優質碳酸鈷前驅體材料”的需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構致密、類球體形貌碳酸鈷材料的制備方法，以解決常規生產方法制備的碳酸鈷材料微觀結構松散、形貌雜亂、均勻性差的問題。

本發明技術方案如下：

一種結構致密、類球體形貌碳酸鈷材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下：

????????????????????????????????????????????????????將經過濾，鈷濃度為1～2?mol/L、pH值4.75～5.20的氯化鈷溶液置入反應釜中；

在攪拌條件下，加熱步驟溶液，使溶液體系溫度控制在55～65℃，并保持體系溫度相對穩定；

將預先過濾且濃度為1.8～2.5?mol/L的碳酸氫銨溶液以250～800L/h的流量勻速噴淋至步驟的體系中；

控制步驟中溶液體系pH值7.0～7.5作為體系反應終點，即終止碳酸氫銨溶液的添加；

將步驟所得固液體系陳化20～40分鐘后過濾，反復洗滌，即得所需材料。

本發明采用標準常規的反應設備就能生產“結構致密、類球體形貌碳酸鈷材料”。該方法基于最常見、最市場化的氯化鈷溶液作為反應體系，利用沉淀物粒子在溶液中自發的吸附溶液中介質離子的作用，調整體系的界面張力，同時，在化學沉淀過程中，初生的微粒易于從溶液中選擇性吸附與其組成相同的離子，使沉淀物粒子表面帶電，在固-液界面產生雙電層結構，有利于提高粒子的分散性，減小成核能壘，形成粒子團聚電壘，有利于粒子的分散，一定程度上防止了粒子團聚，另外沉淀物的生長過程中還包括分散過程和團聚現象，當兩相混合系統達到平衡時，系統會向使總表面自由能趨于最小的方向變化，結果是具有較高表面自由能的小顆粒溶解而大顆粒得以生長，使顆粒粒度分布趨向均一，從而控制粒子的形貌。團聚現象在粒子的生長過程中占重要的地位。在鈷鹽體系中，團聚是粒子生長的主要方式。顆粒生長過程中，生長速率隨微粒半徑的增大而減小，最終也可以形成粒度均勻一致的顆粒集合體。小粒子聚集到大粒子上之后，能通過表面反應、表面擴散或體積擴散而“溶合”到大粒子之中，形成一個更大的整體粒子；但也可能只在粒子間相互接觸處局部“溶合”，形成一個多孔粒子。若“溶合”反應足夠快，即“溶合”反應所需的時間小于顆粒相鄰二次有效碰撞的間隔時間，則通過聚集可形成一個較大的整體粒子顆粒團，反之則形成多孔粒子聚集體，從而控制微粒粒度。

本發明方法制備的碳酸鈷材料具有的優點為：碳酸鈷材料微觀形貌為類球體、微粒大小均勻、結構致密和粒度分布較佳的特性。采用標準常規設備，工藝參數易于控制，操作簡單，適合規模化生產。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制得材料的類球體形貌結構圖；

圖2是本發明實施例1制得材料的粒度分布圖；

圖3是本發明實施例2制得材料的類球體形貌結構圖；

圖4是本發明實施例2制得材料的粒度分布圖；

圖5是本發明實施例3制得材料的類球體形貌結構圖；

圖6是本發明實施例3制得材料的粒度分布圖；

圖7是本發明實施例4制得材料的類球體形貌結構圖；

圖8是本發明實施例4制得材料的粒度分布圖。

具體實施方式

下面的實施例可以進一步說明本方法制備碳酸鈷材料的結構和物理指標特征，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。?

實施例1?