專利名稱：一種球形四氧化三鈷的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰電池材料制備技術領域，具體涉及一種球形四氧化三鈷的制備方法。
背景技術：
四氧化三鈷作為一種重要的無機功能粉體材料，特別是作為鈷酸鋰的主材料，其粒度、形貌對其性能有很大影響。隨著鈷酸鋰廠商技術的先進化和對產品品種要求多樣化， 對四氧化三鈷的物化性能要求也越來越苛刻，越來越傾向于致密球形四氧化三鈷。而目前大部分廠商制備出的四氧化三鈷呈單晶，粒度分布寬、不穩(wěn)定，這主要與沉淀過程和煅燒過程控制條件有關。一般的沉淀反應條件容易引起反應物料溶液濃度的局部過高，或者煅燒溫度過高過低都會導致形貌不規(guī)則或單晶、粒度分布不均勻等。

發(fā)明內容
針對現有技術上存在的不足，本發(fā)明目的在于提供一種產品質量穩(wěn)定、能適應市場對產品粒度、形貌多樣化需求的球形四氧化三鈷的制備方法。為了實現上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現一種球形四氧化三鈷的制備方法，其包括以下步驟I)鈷鹽溶液的制備鈷鹽溶液中鈷含量為40_180g/L，pH值為I. 5-5. O ；2)沉淀劑溶液的制備制備沉淀劑溶液的濃度為60_300g/L的水溶液，溶解溫度為 20-70 0C ；3)碳酸鈷合成往中間反應槽中加入少量純水，控制攪拌速度50_800r/min，將制備好的鈷鹽和沉淀劑溶液通過高位槽雙股自然并流，通過流量計控制流量流入中間反應槽，控制反應溫度為20-70°C，反應，O. 5-10h后，以pH = 6. 5-7. 5為終點，連續(xù)生產1_8天后轉入陳化釜，陳化O. 5-3h ；4)離心洗滌并脫水離心并用50°C以上熱水洗滌至洗水中陰離子濃度在合格范圍內止，洗滌后脫水；5)煅燒成產品將脫水后的碳酸鈷置于煅燒爐中，控制恒溫段溫度400-900°C，調節(jié)爐內氣氛，煅燒4-10h，獲得純相四氧化三鈷，微觀形貌為緊密球形。優(yōu)選地，上述I)步驟中所述鈷鹽溶液為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷中的一種或幾種混合液。優(yōu)選地，上述I)步驟中鈷鹽溶液中鈷含量為80_90g/L，pH值為4. 0-5. O。優(yōu)選地，上述2)步驟中所述沉淀劑為碳酸鹽或碳酸氫鹽。優(yōu)選地，上述2)步驟中所述沉淀劑溶液的濃度為120_230g/L的水溶液，溶解溫度為 25-65 0C ο優(yōu)選地，上述3)步驟所述攪拌速度為100-180r/min，控制反應溫度為25_65°C，反應O. 5-5h，連續(xù)生產1-5天后轉入陳化釜。
優(yōu)選地，上述3)步驟中鈷鹽溶液和沉淀劑溶液流入中間反應槽的流量分別為 300-2000L/h、500-2500L/h。優(yōu)選地，上述5)步驟中控制恒溫段溫度為650_800°C，煅燒時間為8_10h。本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明方法采用雙股自然并流方式，控制結晶和煅燒條件，制備的四氧化三鈷粉末為純相四氧化三鈷，產品微觀形貌呈球形，粒度分布均勻，粒徑在4. 0-15. Oum，粒度可控，可適應市場對產品粒度、形貌的多樣化需求，特別適用于作電池正極材料。


圖I為本發(fā)明方法中設備連接示意2為采用本發(fā)明方法制備的球形四氧化三鈷的SEM圖
具體實施例方式為使本發(fā)明易于明白理解，下面通過實施例進一步加以說明。實施例I :參考附圖1，制備高純氯化鈷溶液，溶液中含鈷90g/L左右，pH值控制在4. 0-4. 5 之間。制備碳酸氫銨的濃度為200g/L(含碳酸氫銨濃度)。往6m3中間反應槽中預先加入約500L純水，控制攪拌速度150r/min，溫度控制在60-65度，將上述制備好的兩種物料溶液分別以自然并流方式，分別通過閥門2和流量計I以發(fā)散方式同時流入中間反應槽3，保溫反應I. 5后，控制反應終點為pH = 7. O為準，其它工藝參數按要求進行，連續(xù)生產1-5天后，先后通過閥門2和泵4轉入陳化釜5陳化O. 5-3h。離心、洗滌，用高于50度以上熱水洗滌至洗水中檢測到陰離子含量在合格范圍內，脫水。將脫水后的碳酸鈷置于煅燒爐中，調節(jié)爐內氣氛，控制煅燒爐中預熱段溫度為300°C，恒溫段750°C，冷卻段為600°C，煅燒8_10h 后，即可得純相球形四氧化三鈷，粒徑為D50 = 10. Oum，分布均勻(見附圖2)。該法生產出的球形四氧化三鈷特別適用于電池正極材料。實施例2 參考附圖1，制備高純硫酸鈷溶液，溶液中含鈷80g/L左右，pH值控制在4. 5-5. O 之間。制備碳酸鈉溶液的濃度為150g/L(含碳酸鈉濃度)。往6m3中間反應槽中預先加入約500L純水，控制攪拌速度120r/min，溫度控制在25-30度，將上述制備好的兩種物料溶液分別以自然并流方式，分別通過閥門2和流量計I以發(fā)散方式同時流入中間反應槽3，保溫反應3. 5h后，控制反應終點為pH = 7. 5為準，其它工藝參數按要求進行，連續(xù)生產1-5天后，先后通過閥門2和泵4轉入陳化釜5陳化O. 5-3h。離心、洗滌，用高于50度以上熱水洗滌至洗水中檢測到陰離子含量在合格范圍內，脫水。將脫水后的碳酸鈷置于煅燒爐中，調節(jié)爐內氣氛，控制煅燒爐中恒溫680煅燒8h以上后，即可得純相球形四氧化三鈷，粒徑為D50 = 6.0um，分布均勻(見附圖2)。該法生產出的球形四氧化三鈷特別適用于電池正極材料。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)鈷鹽溶液的制備鈷鹽溶液中鈷含量為40-180g/L，pH值為I.5-5. O ；2)沉淀劑溶液的制備制備沉淀劑溶液的濃度為60-300g/L的水溶液，溶解溫度為 20-70 0C ；3)碳酸鈷合成往中間反應槽中加入少量純水,控制攪拌速度50-800r/min，將制備好的鈷鹽和沉淀劑溶液通過高位槽雙股自然并流，通過流量計控制流量流入中間反應槽，控制反應溫度為20-70°C，反應，O. 5-10h后，以pH = 6. 5-7. 5為終點，連續(xù)生產1_8天后轉入陳化釜，陳化O. 5-3h ；4)離心洗滌并脫水離心并用50°C以上熱水洗滌至洗水中陰離子濃度在合格范圍內止，洗滌后脫水；5)煅燒成產品將脫水后的碳酸鈷置于煅燒爐中，控制恒溫段溫度400-900°C，調節(jié)爐內氣氛，煅燒4-10h，獲得純相四氧化三鈷，微觀形貌為緊密球形。
2.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，I)步驟中所述鈷鹽溶液為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷中的一種或幾種混合液。
3.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，I)步驟中鈷鹽溶液中鈷含量為80-90g/L，pH值為4. 0-5. O。
4.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，2)步驟中所述沉淀劑為碳酸鹽或碳酸氫鹽。
5.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，2)步驟中所述沉淀劑溶液的濃度為120-230g/L的水溶液，溶解溫度為25-65°C。
6.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，3)步驟所述攪拌速度為100-180r/min，控制反應溫度為25_65°C，反應O. 5_5h，連續(xù)生產1_5天后轉入陳化釜。
7.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述3)步驟中鈷鹽溶液和沉淀劑溶液流入中間反應槽的流量分別為300-2000L/h、500-2500L/h。
8.根據權利要求I所述的一種球形四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述5)步驟中控制恒溫段溫度為650-800°C，煅燒時間為8-10h。
全文摘要
一種球形四氧化三鈷的制備方法，包括1)鈷鹽溶液的制備鈷鹽溶液中鈷含量為40-180g/L；2)沉淀劑溶液的制備沉淀劑溶液濃度為60-300g/L，溶解溫度為20-70℃；3)碳酸鈷合成將鈷鹽和沉淀劑溶液雙股自然并流流入中間反應槽，反應溫度為20-70℃，反應時間0.5-10h；4)離心洗滌并脫水；5)煅燒成產品將脫水后的碳酸鈷置于煅燒爐中，再400-900℃下煅燒4-10h，獲得純相四氧化三鈷。本發(fā)明方法采用雙股自然并流方式來控制結晶和煅燒條件，制備的四氧化三鈷粉末為純相四氧化三鈷，產品微觀形貌呈球形，粒度分布均勻，粒度可控，可適應市場對產品粒度、形貌的多樣化需求。
文檔編號C01G51/04GK102583584SQ201210082999
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權日2012年3月27日
發(fā)明者劉利平, 廖楊青, 李智軍, 陳衛(wèi)東, 陳建紅, 陳素林 申請人:湖南雅城新材料發(fā)展有限公司