[發明專利]一種球形四氧化三鈷粉體的制備方法

有效

• 申請號: 201710265508.8
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107416913B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 唐林元;許麗君
• 申請（專利權）人: 湖南中偉新能源科技有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 陳世洪

本發明涉及一種四氧化三鈷粉體的制備方法，尤其涉及一種球形四氧化三鈷粉體的制備方法，屬于無機化工技術領域。本發明首先將花生殼洗凈干燥后粉碎，再將花生殼粉炭化和活化制得活化炭化花生殼，再以檸檬酸為絡合劑，絡合氯化鈷溶液中的鈷離子，使鈷離子緩慢釋放，以碳酸氫銨為沉淀劑，輔以活化炭化花生殼和聚乙二醇，經過濾后洗滌干燥并煅燒即可。本發明以活化炭化花生殼為吸附載體，在溶液中一旦形成超細沉淀顆粒，就會被吸附，阻止顆粒長大，在干燥階段也可有效避免團聚發生，配合聚乙二醇分散劑的作用，有效解決了傳統液相均勻沉淀?煅燒法制得的四氧化三鈷粉體粒徑和形貌不可控的問題。

技術領域

本發明涉及一種四氧化三鈷粉體的制備方法，尤其涉及一種球形四氧化三鈷粉體的制備方法，屬于無機化工技術領域。

背景技術

四氧化三鈷粉末外觀呈灰黑色或黑色，理論鈷含量為73.43%，氧含量為26.57%，密度6.0～6.2g/cm³。四氧化三鈷結晶屬立方晶系，具有較高的晶體場穩定化能，晶格常數α=8.11×10^-10m。四氧化三鈷不溶于水、鹽酸、硝酸、王水，能緩慢溶解于熱硫酸中。

四氧化三鈷是一種具有特殊結構和性能的功能材料，是制備鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的主要原料。隨著鋰離子二次電池需求量的不斷增加，四氧化三鈷粉末的需求量在增長。雖然人們對鋰離子二次電池正極材料進行了大量研究，試圖采用價格低廉的錳酸鋰來代替鈷酸鋰，但產出的電池容量、重復充放電性能及使用過程中正負極材料的衰耗均與鈷酸鋰產品有一定差距。同時，四氧化三鈷粉末也被廣泛應用于超級電容器、硬質合金、壓敏陶瓷、無機顏料、催化劑等領域。

四氧化三鈷粉末的制備方法比較多，有均勻沉淀法、室溫固相反應法、機械球磨法、水熱法等，目前，已經實現工業化生產的方法主要為液相均勻沉淀-煅燒法，即在控制溫度和pH值等工藝條件下，以碳酸氫銨/氫氧化鈉為沉淀劑，生成堿式碳酸鈷/氫氧化鈷沉淀，經過濾、洗滌和干燥后，在800℃左右高溫煅燒，得到四氧化三鈷粉末。此法在生產過程中，直接沉淀所得到的前驅體堿式碳酸鈷形貌復雜，難以控制前驅體晶體的大小和團聚，在高溫煅燒階段，四氧化三鈷顆粒還會進一步增大，造成最終所得四氧化三鈷形貌和粒徑不可控。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：針對傳統液相均勻沉淀-煅燒法在制備四氧化三鈷過程中，前驅體堿式碳酸鈷晶體大小和團聚難以控制，導致產品四氧化三鈷粒徑和形貌不可控的問題，提供了一種球形四氧化三鈷粉體的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）將花生殼依次用鹽酸和雙氧水浸泡后，洗滌、干燥、粉碎和過篩，得花生殼粉，再將花生殼粉炭化和活化，即得活化炭化花生殼；

（2）依次取200～300mL氯化鈷溶液、3～5g檸檬酸、6～8g活化炭化花生殼和0.06～0.08g聚乙二醇4000，攪拌混合后，與100～150mL碳酸氫銨溶液攪拌反應，再經過濾、洗滌、干燥和煅燒，即得球形四氧化三鈷粉體。

本發明的有益效果是：

（1）本發明利用檸檬酸為絡合劑，在反應過程中使金屬鈷離子緩慢釋放，降低前驅體堿式碳酸鈷沉淀形成的速度，有利于控制前驅體晶體的大小和形貌；

（2）本發明利用活化炭化花生殼豐富的孔隙結構及優越的吸附性能，一旦形成沉淀顆粒，就會被活化炭化花生殼吸附，阻止顆粒繼續長大，在干燥階段也可有效避免團聚發生，配合聚乙二醇分散劑的作用，阻礙沉淀產生的粒子間的締合團聚，所得產品激光粒度范圍為8～10μm；

（3）本發明以活化炭化花生殼為吸附載體，聚乙二醇為分散劑，在煅燒過程中皆可有效去除，使產品球形四氧化三鈷得以純化，產品中鈷質量分數可達72.6～73.6%，且煅燒過程中可產生揮發性氣體，有效避免煅燒過程中產品團聚，所得產品形貌為球形或類球形。

具體實施方式