CN102774890B - 一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，具体涉及一种对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用的氢氧化钴合成工艺，属于二次电池技术领域。一种对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用的氢氧化钴合成工艺，属于二次电池技术领域。本发明与现有技术相比，可应用于镍氢电池生产中，在正极材料中可完全替代氧化亚钴，不但可降低生产成本，提高产品质量的稳定性，而且在循环寿命、低温放电等方面更具有优势，将带来我国镍氢电池生产工艺提升的一场新的变革。

Description

一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺
技术领域
本发明涉及一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，具体涉及一种对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用的氢氧化钴合成工艺，属于二次电池技术领域。
背景技术
随着我国经济、科技的不断发展，对能源的使用也随之增加，尤其是工业的迅速发展，对电池能源的消耗较大，产生的危害物质容易造成生态环境的破坏。因此，国家对能源的使用提出更高的要求，不但要求提高能源的使用效率，而且要达到节能减排，加强自然生态保护的目地。因此，改善电池能源设备结构，特别是高纯电池能源材料的制备极为重要。
氢氧化钴、氧化亚钴、金属钴粉是制造MH-Ni，锂离子等可充电电池的几种关键材料之一。近来研究认为：氧化亚钴、氢氧化钴是一种性能优异的电池添加剂。它能够明显的改善电池的性能，提高电池的比容量和高输出功率，提高电池的充放电循环寿命，提高耐过充电能力及减少自放电现象等，使蓄电池向高能、小型、轻量、安全、无污染等方面发展成为可能。
目前，大多数氢氧化钴都是α，β型两种混合体，主要应用于双氧水、水分解剂及油漆催干剂、玻璃工业用作着色剂等，应用于二次电池极少。本发明制备的氢氧化钴具有颗粒均匀（粒度D50在0.5微米左右）、稳定性好等优点，其β型特征在XRD上完全体现出来，对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用。
发明内容
本发明的目的是克服现有不足之处，提供一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，生产出颗粒均匀、稳定性好的氢氧化钴。
按照本发明提供的技术方案，一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，具体步骤如下：
（1）溶液配比：取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.2~0.5mol/L；取氢氧化钠用去离子水配成2~2.5mol/L浓度的溶液备用；
（2）合成：按步骤（1）所配置的钴盐溶液︰氨水体积比为4~8:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.5~2mol/L，控制温度在-10~100℃之间，搅拌均匀，搅拌速度为90~120r/min；每100L氨水加入强抗氧化剂1~3kg后，立即用泵快速将步骤（1）所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1︰1~2；控制pH12~12.5，温度25~50℃反应0.2~0.5h；反应完毕后保持50~80℃沉化1~2h；
（3）后处理：取步骤（2）所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为2500~3500r/min，85~100℃烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品β型纳米级氢氧化钴。
所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液。
所述步骤（3）中粉碎后目数为150~250目。
所述强抗氧化剂为葡萄糖。
本发明具有如下优点：本发明生产的氢氧化钴具有颗粒均匀（粒度D50在0.5微米）、稳定性好等优点，其β型特征在XRD上完全体现出来，对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用。与现有技术相比，可应用于镍氢电池生产中，在正极材料中可完全替代氧化亚钴，不但可降低生产成本，提高产品质量的稳定性，而且在循环寿命、低温放电等方面更具有优势，将带来我国镍氢电池生产工艺提升的一场新的变革。
附图说明
图1 实施例1制备的β型纳米级氢氧化钴SME图。
图2 实施例1制备的β型纳米级氢氧化钴XRD图。
图3 实施例1制备的β型纳米级氢氧化钴粒度分布图。
具体实施方式
实施例1
一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，具体步骤如下：
（1）溶液配比：取硫酸钴溶液，用去离子水稀释到0.2mol/L；取氢氧化钠用去离子水配成2.5mol/L浓度的溶液备用；
（2）合成：按步骤（1）所配置的硫酸钴溶液800L，控制温度在50℃之间，搅拌速度为90r/min；加入100L浓度为1.5~2mol/L的氨水搅拌均匀，每100L氨水加入葡萄糖1kg后，立即用泵快速将步骤（1）所得氢氧化钠溶液100L打入反应釜；控制pH 12.5，温度50℃反应0.5h；反应完毕后保持80℃沉化1h；
（3）后处理：取步骤（2）所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为2500r/min，85℃烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品β型纳米级氢氧化钴。
制备的β型纳米级氢氧化钴SME图如图1所示，XRD图如图2所示，粒度分布图如图3所示。
粉碎后经过分析：Co 62.5%、BET 25.6m2/g、XRD(如图1所示)、D50 0.55um、AD（松装密度）0.13g/cm3、TD（振实密度）0.29g/cm3。
粉碎后目数为150目。
实施例2
一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，具体步骤如下：
（1）溶液配比：取氯化钴溶液，用去离子水稀释到0.5mol/L；取氢氧化钠用去离子水配成2mol/L浓度的溶液备用；
（2）合成：按步骤（1）所配置的氯化钴溶液︰氨水体积比为4:1泵入反应釜内，氨水浓度为2mol/L，控制温度在60℃之间，搅拌均匀，搅拌速度为120r/min；每100L氨水加入强抗氧化剂3kg后，立即用泵快速将步骤（1）所得氢氧化钠溶液打入反应釜，氯化钴溶液与氢氧化钠溶液体积比为1︰1；控制pH12，温度50℃反应0.2h；反应完毕后保持80℃沉化2h；
（3）后处理：取步骤（2）所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为2500r/min， 100℃烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品β型纳米级氢氧化钴。
粉碎后目数为250目。
实施例3
一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，具体步骤如下：
（1）溶液配比：取硝酸钴溶液，用去离子水稀释到0.4mol/L；取氢氧化钠用去离子水配成2.2mol/L浓度的溶液备用；
（2）合成：按步骤（1）所配置的硝酸钴溶液︰氨水体积比为6:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.8mol/L，控制温度在20℃之间，搅拌均匀，搅拌速度为100r/min；每100L氨水加入强抗氧化剂2kg后，立即用泵快速将步骤（1）所得氢氧化钠溶液打入反应釜，硝酸钴溶液与氢氧化钠溶液体积比为1︰2；控制pH12，温度40℃反应0.4h；反应完毕后保持60℃沉化2h；
（3）后处理：取步骤（2）所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为3000r/min，90℃烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品β型纳米级氢氧化钴。
粉碎后目数为200目。

Claims (1)

1.一种β型纳米级氢氧化钴合成工艺，其特征是具体步骤如下：
（1）溶液配比：取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.2~0.5mol/L；取氢氧化钠用去离子水配成2~2.5mol/L浓度的溶液备用；
（2）合成：按步骤（1）所配置的钴盐溶液︰氨水体积比为4~8:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.5~2mol/L，控制温度在-10~100℃之间，搅拌均匀，搅拌速度为90~120r/min；每100L氨水加入强抗氧化剂1~3kg后，立即用泵快速将步骤（1）所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1︰1~2；控制pH12~12.5，温度25~50℃反应0.2~0.5h；反应完毕后保持50~80℃沉化1~2h；
（3）后处理：取步骤（2）所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为2500~3500r/min，85~100℃烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品β型纳米级氢氧化钴；
所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液；
所述步骤（3）中粉碎后氢氧化钴颗粒均匀，粒度D50在0.5微米；
所述强抗氧化剂为葡萄糖。
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