[發明專利]一種半連續球形碳酸鈷的制備方法

在審

• 申請號: 201810095125.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108147473A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 許開華;劉文澤;洪宏龍;易全瑞;黃良取;涂曉峰
• 申請（專利權）人: 荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: C01G51/06
• 分類號: C01G51/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明公開了一種半連續球形碳酸鈷的制備方法，包括：將碳酸氫銨溶液和鈷鹽溶液同時加入到含碳酸氫銨底液的反應釜中，調節反應溫度和攪拌速度，恒定鈷鹽溶液的加入速率，同時控制pH值在成核反應1h內和12h后分別為7.3?7.6和7.1?7.4，反應22?24h，繼續同時加入碳酸氫銨溶液和鈷鹽溶液，調節反應溫度和攪拌速度，增大鈷鹽溶液的加入速率，并通過調整碳酸氫銨溶液的加入速率控制晶化反應的pH值恒定為7.1?7.4，反應至碳酸鈷生長至預設大小，結束反應，加水離心洗滌，干燥即得；本發明的方法反應溫度低，生產效率高，工藝簡單可控，所得產品球形度高，粒徑均勻分布，振實密度高，應用前景廣闊。

技術領域

本發明鋰離子電池正極材料制備技術領域，更具體地，涉及一種半連續球形碳酸鈷的制備方法。

背景技術

隨著社會的不斷發展，科技速度日益加快，信息化的社會已經到來，推動著電子產品的不斷更新，在電子產品上應用廣泛的鋰電池產品也層出不窮，如今鋰電池產品中仍然是以鈷酸鋰為正極材料作為主流產品。此外，由于鈷酸鋰主要是由四氧化三鈷和碳酸鋰或氫氧化鋰燒結而成，其中，四氧化三鈷是由碳酸鈷焙燒而來，因此，決定鈷酸鋰品質的重要因素是碳酸鈷，其振實密度、比表面積、電鏡形貌對最終的正極材料起著至關重要的影響。

在現有技術中，最常見的碳酸鈷的生產方法是使用氯化鈷和碳酸氫氨在高溫條件下進行反應，然而，在反應過程中，由于局部反應劇烈，顆粒生長過快，形貌各異，不利于生產較為穩定的產品，其原因是由于沉淀反應不斷的發生，反應釜中PH值在不斷發生變化，鈷鹽溶液的流量和碳酸氫銨溶液流量的變化都會造成局部PH值偏高或偏低，進而導致小顆粒或塊狀晶型的產生，最終對于后期的四氧化三鈷焙燒制作成電池正極材料的性能有極大的影響，從而導致電池產品的一致性差。

近年來，人們對傳統方法生產碳酸鈷產品提出更為苛刻的要求，碳酸鈷產品不僅需要較高的球形度，而且還需要較高的振實密度，同時對其產量和產品中小顆粒的含量的要求也日益嚴格。公開號為CN 101973592A的中國發明專利申請提供了一種高比重球形碳酸鈷的制備方法，其產品球形度高，但其反應溫度高，且振實密度尚無法滿足實際應用的需要。

綜上所述，在已有研究成果的基礎上，克服現有碳酸鈷的制備方法中所存在的缺陷，研究開發一種反應溫度較低、振實密度高、球形度高且粒徑均勻分布的半連續球形碳酸鈷的制備方法具有重要的理論和實際意義。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種半連續球形碳酸鈷的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種半連續球形碳酸鈷的制備方法，包括：

S1、均勻成核：將碳酸氫銨溶液和鈷鹽溶液同時加入到含碳酸氫銨底液的反應釜中，控制反應溫度和攪拌速度分別為46-52℃和800-1100rpm，恒定鈷鹽溶液的加入速率，同時控制pH值在成核反應1h內和12h后分別為7.3-7.6和7.1-7.4，反應22-24h；

S2、生長晶化：

繼續采用同時加料的方式加入碳酸氫銨溶液和鈷鹽溶液，控制反應溫度和攪拌速度分別為46-52℃和700-950rpm，增大鈷鹽溶液的加入速率，同時控制晶化反應的pH值恒定為7.1-7.4，反應直至碳酸鈷生長至預設大小，結束反應；

S3、洗滌干燥：將步驟S2中得到的沉淀物料加水離心洗滌，干燥即得所述球形碳酸鈷。

在上述技術方案中，所述碳酸氫銨底液的pH值為7.9-8.8。

在上述技術方案中，所述鈷鹽溶液濃度以金屬鈷量計為100-150g/L，所述鈷鹽溶液的加入速率為180-360L/h。

在上述技術方案中，所述鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷和醋酸鈷中的任意一種。