[發明專利]一種低氯根高純碳酸鈷的制備方法

在審

• 申請號: 201410086956.8
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103922426A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉飛;文榮;賈效旭;沈立芳;任萍;呂建波
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司
• 主分類號: C01G51/06
• 分類號: C01G51/06
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 趙明輝

技術領域

本發明涉及一種低氯根高純碳酸鈷的制備方法。

背景技術

在硬質合金作行業中，鈷粉作為生產硬質合金的粘結劑。作為硬質合金粘結劑的鈷粉要求極低的雜質含量。從鈷鹽溶液電解或由工業級氧化鈷氫還原制取的鈷粉都難以滿足這些要求。目前大多數硬質合金生產用的鈷粉是采用鈷鹽沉淀法生產的高純碳酸鈷為原料，然后用氫還原或熱解制成符合要求的鈷粉。

近年來由于鋰離子二次電池行業的迅猛發展，作為電池行業正極材料的鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰鈷消費已超過硬質合金行業，成為我國鈷消費第一大戶。作為生產鋰電池原料前軀物的碳酸鈷，作為生產高活性、具有較高儲鋰容量和較好循環壽命的正極材料，要求其具有高純度、粒度細、粒徑分布窄等特點，是生產高能量密度鋰離子電池正極材料的必備材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種低氯根高純碳酸鈷的制備方法，能夠制備出高純度，尤其是氯根含量小于500ppm的適合于硬質合金和鋰電正極材料的碳酸鈷產品。

一種低氯根高純碳酸鈷的制備方法，其特別之處在于，包括如下步驟：采用碳酸氫銨作為沉淀劑，在常溫并且持續攪拌條件下，向含有阻泡劑的氯化鈷溶液中一次性加入氯化鈷摩爾比4-6倍的碳酸氫銨，靜置至少12小時然后將得到的產物經洗滌、過濾、烘干后即得到高純碳酸鈷產品。

其中氯化鈷溶液中氯化鈷的摩爾濃度為1-2mol/L。

其中阻泡劑采用有機硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亞胺和酰胺類阻泡劑，并且阻泡劑的用量為氯化鈷溶液重量的1-2%或氯化鈷溶液總體積的1-5%。

其中洗滌、過濾、烘干具體是將產物經過3-5遍純水漂洗，然后進入離心機或壓濾機脫水，之后放入烘箱在90-100℃烘干6-8小時，最后過200目篩即可。

其中加入碳酸氫銨后還要繼續攪拌15min-1小時。

本發明制備的高純碳酸鈷產品中的氯根小于500ppm，而現有技術中氯根含量高于1000ppm，同時該發明的制備方法工藝簡單，使用碳酸氫銨而無新的雜質元素引入，阻泡劑的加入降低二氧化碳從溶液中溢出的速度，從而達到充分反應的效果，不僅提高了產品的純度，同時避免了冒槽現象，大大增大了產能。

附圖說明

附圖1為本發明實施例1制備的碳酸鈷的電鏡圖；

附圖2為本發明實施例1制備的碳酸鈷的XRD譜圖。

具體實施方式

目前高純碳酸鈷產品的主要問題是氯含量較高，通常能達到1000—20000ppm。氯的含量較高，不僅影響了硬質合金的微觀結構和性能，同時在鋰離子電池中不利于正極材料的電化學性能。現有的生產技術主要采用液相沉淀法，選用碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫銨為沉淀劑同可溶性鈷鹽反應，制備碳酸鈷粉末。由于在反應過程中OH^-（水解反應造成）的存在使反應過程中不能生成純物相的碳酸鈷，而是部分生成堿式碳酸鈷，實際上這種堿式碳酸鈷中殘留大量的氯根，這種物質在后續處理過程中是很難去除的。同時，大家為盡量減少反應體系中的OH^-，反應過程控制中選擇降低的反應PH值，但這又出現一個問題：低PH下，鈷離子反應不完全導致產率降低。一般低于95%。

本發明的優點是：可以制備超低含量氯根的高純碳酸鈷產品。其中氯含量＜500ppm，同時，產率達到99%以上。

1、通常選用的沉淀劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫銨。本發明中選擇碳酸氫銨為沉淀劑，是因為碳酸氫銨溶于水后的PH值較前二種都低，具體如下表所示。

同時，碳酸氫銨不帶入Na離子，便于后續的洗滌。

2、選擇一次性加入的理由為：使其瞬間反應過程大部分程度在低PH值下進行。同時一次性加入，反應過程中瞬間產生大量二氧化碳形成碳酸，有效保持低PH值環境。（反應過程實際上是二氧化碳或者說是碳酸作為了沉淀劑）

3、4-6倍碳酸氫銨的用量保證二氧化碳的量及反應完全。

4、阻泡劑是一種有機物，不會帶來新的雜質。其作用為降低二氧化碳從溶液中溢出的速度，從而達到充分反應的效果。防止大量的二氧化碳氣體生成造成冒槽。

5、靜置時間保證非晶體碳酸鈷向晶型轉化。

實施例1：

1、原料液的配制：配制1摩爾/升的氯化鈷溶液；

2、反應：

第一步：在50L反應釜中加入配置好的氯化鈷溶液25L，氯化鈷溶液1摩爾/L，開啟攪拌至100r/min。

第二步：加入20ml阻泡劑，具體采用聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯甘油醚均可。