[發明專利]低鈉四氧化三鈷的制備方法

有效

• 申請號: 201610169885.7
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105668650B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 許開華;張云河;樂緒清;劉文澤
• 申請（專利權）人: 荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;H01M4/52
• 代理公司: 深圳市翼智博知識產權事務所(普通合伙)44320
• 代理人: 肖偉

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種低鈉四氧化三鈷的制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環壽命長、環境污染小等優點備受青睞，近年來，隨著小型可移動電池需求的進一步增長，為鋰離子電池工業的發展創造了良好的機遇。正極材料是鋰離子電池的核心和關鍵。其中LiCoO₂結構穩定、比容量高、綜合性能突出，具有良好的電化學性能，是目前商業化鋰離子電池普遍采用的正極材料。

目前采取氫氧化物沉淀方法生產的四氧化三鈷電池材料前驅體中的Na⁺含量一般在100-300ppm左右。Na⁺含量過高，容易造成四氧化三鈷前驅體流動性差，用于電池正極材料后會增加電池的內阻。氨水或銨鹽沉淀法生產四氧化三鈷雖然產品中Na⁺含量低，產品質量較好，但產生大量的氨氮廢水，生產成本高，且對環境的污染嚴重。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種低鈉四氧化三鈷的制備方法，以降低顆粒之間Na⁺的夾雜，獲得顆粒分布均勻，流動性好且Na⁺質量濃度低的低鈉四氧化三鈷材料。

本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：一種低鈉四氧化三鈷的制備方法，包括以下步驟：

準備步驟，將鈷鹽與絡合劑混合進行絡合反應得到鈷鹽絡合物溶液；

反應步驟，將鈷鹽絡合物溶液、氫氧化鈉溶液以及空氣在攪拌條件下通入反應裝置內進行充分反應，反應溫度為85~95℃，pH為9.2~9.8，反應結束后將獲得的沉淀物經離心洗滌和干燥獲得低鈉四氧化三鈷。

進一步地，準備步驟中，所述鈷鹽為氯化鈷或者硫酸鈷，所述絡合劑選自EDTA、二乙醇胺、三乙醇胺和DTPA中的至少一種。

進一步地，在反應步驟中，反應溫度為85~95℃，pH為9.2~9.8，反應時間為5~20h，攪拌速度為180~215r/min。

進一步地，所述準備步驟還包括將氫氧化鈉溶于水而獲得氫氧化鈉溶液，并控制氫氧化鈉的質量百分比為25-32%。

進一步地，在準備步驟中，鈷鹽濃度為30~150g/L，絡合劑的加入量為鈷離子總質量的1~6%。

進一步地，在反應步驟中，所述離心洗滌為用90℃以上的熱水離心洗滌5次以上。

進一步地，在反應步驟中，所述干燥的溫度為70~100℃，干燥時間為2~8h。

進一步地，所述低鈉四氧化三鈷中鈉離子質量濃度低于100ppm。

進一步地，在反應步驟中，所述鈷鹽絡合物溶液的流量大小為120~200L/h；空氣通入量為15~35 m³/h。

更進一步地，在反應步驟中，首先向反應裝置中加入純水和EDTA混勻，并升溫至85~95℃。

本發明具有如下有益效果：本發明采用高溫、低pH的方法制備四氧化三鈷電池材料前驅體，形成的前驅體的一次顆粒較大，可以有效降低顆粒之間Na⁺的夾雜，有效降低了Na⁺含量；如配合強化洗滌，還可進一步降低殘留在顆粒表面的Na⁺含量。此外，本發明所述方法得到的四氧化三鈷電池材料前驅體形貌規整，產率高。

附圖說明

圖1為本發明低鈉四氧化三鈷制備方法的流程圖。

圖2為實施例1制得的四氧化三鈷的表面形貌示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結合，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明提供一種低鈉四氧化三鈷的制備方法，包括以下步驟：

a）配制鈷鹽-絡合劑鈷鹽絡合物溶液：將鈷鹽與絡合劑混合得到鈷鹽濃度為30~150g/L的鈷鹽絡合物溶液，其中絡合劑的加入量優選為鈷離子總質量的1~6%；所述鈷鹽可采用氯化鈷或者硫酸鈷，優選采用氯化鈷；所述絡合劑可選用EDTA（即：四乙酸二氨基乙烷）、二乙醇胺、三乙醇胺、DTPA（二乙烯三胺五羧酸鹽）中的至少一種，優選采用EDTA。

b）配制氫氧化鈉溶液：將氫氧化鈉配制為質量百分比為25~32%的氫氧化鈉溶液。