一种小粒度四氧化三钴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种小粒度四氧化三钴的制备方法，其以一定浓度的钴溶液为钴源，氢氧化钠溶液为沉淀剂，氨水溶液为络合剂，双氧水溶液为氧化剂，合成开始时通过调整溶液流量的方式控制合成产物晶核数量，进而控制产品粒度，合成反应结束后，向反应釜中加入一定量的导电炭黑，陈化一段时间后，将物料过滤、洗涤、干燥，得到小粒度四氧化三钴前驱体产品，再将四氧化三钴前驱体产品煅烧，得到小粒度四氧化三钴产品。通过本发明专利技术的制备方法，能够很容易简单地制备出激光粒度在2‑4µm、振实密度大于等于2.8g/cm3、比表面积1.0‑3.0m

【技术实现步骤摘要】
一种小粒度四氧化三钴的制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料
，具体涉及一种小粒度四氧化三钴的制备方法。
技术介绍
钴酸锂为正极材料所制备的锂离子电池具有重量轻、容量大、比能量高、工作电压高、放电平稳、适合大电流放电、循环性能好、寿命长等特点，主要应用于3C数码领域。钴酸锂正朝着高电压、高压实、高循环性能的方向发展，对原材料四氧化三钴的要求越来越高。Co3O4是一种具有特殊结构和性能的功能材料，常规粒度（6-10微米）的Co3O4市场已经面临逐步萎缩的现状，小粒度Co3O4的市场需求逐步凸显。研究如何制备高性能小粒度四氧化三钴已经成为热点。现有制备小粒度四氧化三钴的方法工艺繁琐，不易实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种生产过程简单易控、生产成本低、生产过程中金属物料直收率高的小粒度四氧化三钴的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种小粒度四氧化三钴的制备方法，该方法包括以下步骤：a、配液：以钴盐为原料，配制钴浓度为1-2mol/L的钴溶液，即A溶液；配置氢氧化钠和氨水的混合溶液，即B溶液，其中氢氧化钠溶液浓度为2-6mol/L，氨水溶液浓度为5-10mol/L，且混合溶液中氨水溶液与氢氧化钠溶液的体积比为0.05-0.1；配制浓度为5-10mol/L的双氧水溶液，即C溶液；b、合成反应：同时将A溶液、B溶液、C溶液并流加入反应釜中，在强烈搅拌下进行合成反应；c、陈化：合成结束后，在反应釜中加入导电炭黑，在强烈搅拌下进行陈化；d、过滤、洗涤及干燥：陈化过程结束后，将物料进行过滤、洗涤、干燥，得到小粒度四氧化三钴前驱体产品；e、煅烧：将小粒度四氧化三钴前驱体产品煅烧，得到小粒度四氧化三钴产品。进一步地，所述步骤a中钴盐为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴中的一种或几种混合物。进一步地，所述步骤b中A溶液流速为300L/h，C溶液流速为A溶液流速的0.1-0.2倍，反应温度为70-80℃，反应pH值为8.0-9.0，搅拌强度为200-500转/分钟，反应时间为15-20h。进一步地，所述步骤c中导电炭黑的加入量为A溶液中钴质量的5%，陈化时间为1-2h，搅拌强度为200-500转/分钟。进一步地，所述步骤d中洗涤物料采用的是80-100℃的去离子水，洗涤设备为抽滤缸。进一步地，所述步骤d中干燥物料的温度为100-150℃，干燥设备为盘式干燥机。进一步地，所述步骤e中煅烧时在推舟炉中煅烧，煅烧温度为400℃-500℃，煅烧时间为1-2h。本专利技术相对现有技术具有以下有益效果：1、本专利技术小粒度四氧化三钴的制备方法以一定浓度的钴溶液为钴源，氢氧化钠溶液为沉淀剂，氨水溶液为络合剂，双氧水溶液为氧化剂，合成开始时通过调整溶液流量的方式控制合成产物晶核数量，进而控制产品粒度，合成反应结束后，向反应釜中加入一定量的导电炭黑，陈化一段时间后，将物料过滤、洗涤、干燥，得到小粒度四氧化三钴前驱体产品，再将四氧化三钴前驱体产品煅烧，得到小粒度四氧化三钴产品。通过本专利技术的制备方法，能够很容易简单地制备出激光粒度在2-4µm、振实密度大于等于2.8g/cm3、比表面积1.0-3.0m2/g的球形或类球形四氧化三钴产品。2、本专利技术通过在陈化阶段加入导电石墨，使导电石墨与合成产品均匀混合，由于导电石墨的高透水性，极大的改善了合成产品的洗涤性能，解决了湿法合成出的小粒度产品由于粒度小而造成洗涤困难的问题。并且，通过在陈化阶段加入导电石墨，能够很容易的将合成产品的氯根含量或硫酸根含量洗涤至0.01%以下。另外，导电石墨燃烧会放出大量的热量，合成产品中加入了导电石墨，能够降低煅烧温度和减少煅烧时间。且导电石墨燃烧放出二氧化碳气体，使煅烧制备出的四氧化三钴产品流动性好，不会出现板结的现象，改善了产品指标。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图；图2为本专利技术实施例1最终产物的SEM图；图3为本专利技术实施例2最终产物的SEM图；图4为本专利技术实施例3最终产物的SEM图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1a、配液：配制钴浓度为1mol/L的氯化钴溶液，即A溶液；配置氢氧化钠和氨水的混合溶液，即B溶液，其中氢氧化钠溶液浓度为2mol/L，氨水溶液浓度为5mol/L，且混合溶液中氨水溶液与氢氧化钠溶液的体积比为0.05；配制浓度为5mol/L的双氧水溶液，即C溶液。b、合成反应：同时将A溶液、B溶液、C溶液并流加入反应釜中，在强烈搅拌下进行合成反应，反应过程中控制A溶液流速为300L/h，C溶液流速为A溶液流速的0.1倍，反应温度为70℃，反应pH值为9.0，搅拌强度为200转/分钟，反应时间为15h，B溶液流速根据反应pH值调节。c、陈化：合成结束后，在反应釜中加入A溶液中钴质量5%的导电炭黑，在强烈搅拌下进行陈化，陈化时间为1h，搅拌强度为200转/分钟。d、过滤、洗涤及干燥：陈化过程结束后，将物料进行过滤，过滤后采用80℃的去离子水在抽滤缸内进行洗涤，洗涤后通过盘式干燥机干燥，干燥温度为100℃，干燥后得到小粒度四氧化三钴前驱体产品。e、煅烧：将小粒度四氧化三钴前驱体产品放入推舟炉中煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为1h，得到小粒度四氧化三钴产品。制备的产品指标见表1。表1实施例1制备的四氧化三钴物化指标从表1可以看出，利用本专利技术能够制备出激光粒度在2-4µm，振实密度大于等于2.8g/cm3，比表面积1.0-3.0m2/g，钴含量大于72.5%，氯根含量小于0.01%的球形或类球形四氧化三钴产品。实施例2a、配液：配制钴浓度为1.5mol/L的硫酸钴溶液，即A溶液；配置氢氧化钠和氨水的混合溶液，即B溶液，其中氢氧化钠溶液浓度为4mol/L，氨水溶液浓度为8mol/L，且混合溶液中氨水溶液与氢氧化钠溶液的体积比为0.08；配制浓度为8mol/L的双氧水溶液，即C溶液。b、合成反应：同时将A溶液、B溶液、C溶液并流加入反应釜中，在强烈搅拌下进行合成反应，反应过程中控制A溶液流速为300L/h，C溶液流速为A溶液流速的0.15倍，反应温度为75℃，反应pH值为8.5，搅拌强度为350转/分钟，反应时间为18h，B溶液流速根据反应pH值调节。c、陈化：合成结束后，在反应釜中加入A溶液中钴质量5%的导电炭黑，在强烈搅拌下进行陈化，陈化时间为1.5h，搅拌强度为350转/分钟。d、过滤、洗涤及干燥：陈化过程结束后，将物料进行过滤，过滤后采用90℃的去离子水在抽滤缸内进行洗涤，洗涤后通过盘式干燥机干燥，干燥温度为150℃，干燥后得到小粒度四氧化三钴前驱体产品。e、煅烧：将小粒度四氧化三钴前驱体产品放入推舟炉中煅烧，煅烧温度为450℃，煅烧时间为1.5h，得到小粒度四氧化三钴产品。制备的产品指标见表2。表2实施例2制备的四氧化三钴物化指标从表2可以看出，利用本专利技术能够制备出激光粒度在2-4µm，振实密度大于等于2.8g/cm3，比表面积1.0-3.0m2/g，钴含量大于72.5%，氯根含量小于0.01%的球形或类球形四氧化三钴产品。实施例3a、配液：配制钴浓度为2mol/L的硝酸钴溶液，即A溶液；配置氢氧化钠和氨水的混合溶液，即B溶液，其中氢氧化钠溶液浓度为6mol/L，氨水溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小粒度四氧化三钴的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a、配液：以钴盐为原料，配制钴浓度为1‑2mol/L的钴溶液，即A溶液；配置氢氧化钠和氨水的混合溶液，即B溶液，其中氢氧化钠溶液浓度为2‑6mol/L，氨水溶液浓度为5‑10mol/L，且混合溶液中氨水溶液与氢氧化钠溶液的体积比为0.05‑0.1；配制浓度为5‑10mol/L的双氧水溶液，即C溶液；b、合成反应：同时将A溶液、B溶液、C溶液并流加入反应釜中，在强烈搅拌下进行合成反应；c、陈化：合成结束后，在反应釜中加入导电炭黑，在强烈搅拌下进行陈化；d、过滤、洗涤及干燥：陈化过程结束后，将物料进行过滤、洗涤、干燥，得到小粒度四氧化三钴前驱体产品；e、煅烧：将小粒度四氧化三钴前驱体产品煅烧，得到小粒度四氧化三钴产品。

【技术特征摘要】
1.一种小粒度四氧化三钴的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a、配液：以钴盐为原料，配制钴浓度为1-2mol/L的钴溶液，即A溶液；配置氢氧化钠和氨水的混合溶液，即B溶液，其中氢氧化钠溶液浓度为2-6mol/L，氨水溶液浓度为5-10mol/L，且混合溶液中氨水溶液与氢氧化钠溶液的体积比为0.05-0.1；配制浓度为5-10mol/L的双氧水溶液，即C溶液；b、合成反应：同时将A溶液、B溶液、C溶液并流加入反应釜中，在强烈搅拌下进行合成反应；c、陈化：合成结束后，在反应釜中加入导电炭黑，在强烈搅拌下进行陈化；d、过滤、洗涤及干燥：陈化过程结束后，将物料进行过滤、洗涤、干燥，得到小粒度四氧化三钴前驱体产品；e、煅烧：将小粒度四氧化三钴前驱体产品煅烧，得到小粒度四氧化三钴产品。2.根据权利要求1所述的一种小粒度四氧化三钴的制备方法，其特征在于：所述步骤a中钴盐为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴中的一种或几种混合物。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓闯，刘世红，吴来红，赵宗明，
申请(专利权)人：兰州金川新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62