CN103145200B - 一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法 - Google Patents

一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及四氧化三钴的制备方法，尤其是一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法。将硫酸钴和络合剂的混合水溶液、氢氧化钠水溶液经精密流量控制系统连续注入到反应釜中，反应时采用加入氧化剂、氧气以及输入直流电的电化学方法将反应物料生成羟基氧化钴球形晶体，并控制反应体系的温度、pH值以及搅拌强度，再经反应釜溢流口连续流出，经陈化、洗涤、热风烘干脱水，得球形四氧化三钴。本发明生产的四氧化三钴，振实密度大，球形度好，粒径分布均匀性能稳定，应用范围广，且节约了很大一部分生产成本。与现有技术相比，本发明工艺流程简单，反应易于控制。生产成本低，产品应用范围广，具有较大的工业价值。

Description

一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法
技术领域
本发明涉及四氧化三钴的制备方法，尤其是一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法。
背景技术
随着科技的发展，人们对高性能蓄电池的需求越来越高。锂离子电池是一种新兴电源，它电压高，容量大，安全及环保等诸多优点，而钴酸锂锂离子电池技术最为成熟。钴酸锂锂离子电池正极材料前驱体四氧化三钴的生产制约着钴酸锂锂离子电池的发展，因此制备高质量、低成本的四氧化三钴具有很好的发展前景。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法，其特征在于，将硫酸钴和络合剂的混合水溶液、氢氧化钠水溶液经精密流量控制系统连续注入到反应釜中，反应时采用加入氧化剂、氧气以及输入直流电的电化学方法将反应物料生成羟基氧化钴球形晶体，并控制反应体系的温度、pH值以及搅拌强度，再经反应釜溢流口连续流出，经陈化、洗涤、热风烘干脱水，得球形四氧化三钴。
进一步，所述混合水溶液的配制方法为：首先配制浓度为60～130g/L的硫酸钴溶液，然后直接加入络合剂，使络合剂浓度为1.0～20.0g/L。
进一步，氢氧化钠水溶液的浓度为15～32％。
进一步，反应体系温度控制为40～80℃，pH值控制为9.50～11.50，反应釜的搅拌速度控制为80～300r/min。
进一步，热风烘干温度在250～550℃。
进一步，所述氧化剂为27.5～35％的次氯酸钠和/或双氧水，所述氧气为工业氧气。
进一步，所述直流电的电压为38V，电化学方法氧化采用的电极板的材质为钛材质。
进一步，所述反应釜为PP材质，搅拌轴为GB304并包裹PP材质。
进一步，制备的球形四氧化三钴的D50为4～9μm，振实密度>2.5g/cm3。
本发明生产的四氧化三钴，振实密度大，球形度好，粒径分布均匀性能稳定，应用范围广，且节约了很大一部分生产成本。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、工艺流程简单，反应易于控制。
2、生产成本低，产品应用范围广，具有较大的工业价值。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例1制备产品5000倍的电镜图。
图2是本发明实施例1制备产品20000倍的电镜图。
具体实施方式
实施例1
将硫酸钴和络合剂的混合水溶液、氢氧化钠水溶液经精密流量控制系统连续注入到反应釜中，反应釜为PP材质，搅拌轴为GB304并包裹PP材质。
混合水溶液的配制方法为：首先配制浓度为65g/L的硫酸钴溶液，然后直接加入络合剂，使其浓度为18g/L，络合剂选择氨水溶液。
氢氧化钠水溶液的浓度为30％(质量百分浓度，下同)。
反应时采用加入氧化剂、氧气以及输入直流电的电化学方法将反应物料生成羟基氧化钴球形晶体，
其中，氧化剂为27.5％(质量百分浓度，下同)的双氧水，氧气为工业氧气，直流电电压为38V，电化学方法氧化采用的电极板的材质为钛材质。
并控制反应体系的温度、pH值以及搅拌强度，再经反应釜溢流口连续流出，经陈化、洗涤、热风烘干脱水，得球形四氧化三钴。
其中，反应体系温度控制为50℃，pH值控制为11.0～11.50，反应釜的搅拌速度控制为280r/min，热风烘干温度在250℃。
请参阅图1和2，此球形四氧化三钴，球形度好，D50为8～9μm，振实密度高(2.8g/cm3)。
实施例2
将硫酸钴和络合剂的混合水溶液、氢氧化钠水溶液经精密流量控制系统连续注入到反应釜中，反应釜为PP材质，搅拌轴为GB304并包裹PP材质。
混合水溶液的配制方法为：首先配制浓度为125g/L的硫酸钴溶液，然后直接加入络合剂，使其浓度为12g/L，络合剂选择铵盐溶液。
氢氧化钠水溶液的浓度为25％。
反应时采用加入氧化剂、氧气以及输入直流电的电化学方法将反应物料生成羟基氧化钴球形晶体，
其中，氧化剂为27.5％的双氧水，氧气为工业氧气，直流电电压为38V，电化学方法氧化采用的电极板的材质为钛材质。
并控制反应体系的温度、pH值以及搅拌强度，再经反应釜溢流口连续流出，经陈化、洗涤、热风烘干脱水，得球形四氧化三钴。
其中，反应体系温度控制为75℃，pH值控制为10.00～10.50，反应釜的搅拌速度控制为200r/min，热风烘干温度在350℃。
实施例3
将硫酸钴和络合剂的混合水溶液、氢氧化钠水溶液经精密流量控制系统连续注入到反应釜中，反应釜为PP材质，搅拌轴为GB304并包裹PP材质。
混合水溶液的配制方法为：首先配制浓度为100g/L的硫酸钴溶液，然后直接加入络合剂，使其浓度为5g/L，络合剂选择氨水溶液。
氢氧化钠水溶液的浓度为18％。
反应时采用加入氧化剂、氧气以及输入直流电的电化学方法将反应物料生成羟基氧化钴球形晶体，
其中，氧化剂为35％的次氯酸钠，氧气为工业氧气，直流电电压为38V，电化学方法氧化采用的电极板的材质为钛材质。
并控制反应体系的温度、pH值以及搅拌强度，再经反应釜溢流口连续流出，经陈化、洗涤、热风烘干脱水，得球形四氧化三钴。
其中，反应体系温度控制为60℃，pH值控制为9.50～10.00，反应釜的搅拌速度控制为120r/min，热风烘干温度在450℃。
以上内容仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种混合式氧化合成球形四氧化三钴的方法，其特征在于，将硫酸钴和络合剂的混合水溶液、氢氧化钠水溶液经精密流量控制系统连续注入到反应釜中，反应时采用加入氧化剂、氧气以及输入直流电的电化学方法将反应物料生成羟基氧化钴球形晶体，并控制反应体系的温度、pH值以及搅拌强度，再经反应釜溢流口连续流出，经陈化、洗涤、热风烘干脱水，得球形四氧化三钴；
所述混合水溶液的配制方法为：首先配制浓度为60～130 g/L的硫酸钴溶液，然后直接加入络合剂，使络合剂浓度为1.0～20.0 g/L；
氢氧化钠水溶液的浓度为15～32%；
反应体系温度控制为40～80℃，pH值控制为9.50～11.50，反应釜的搅拌速度控制为80～300 r/min；
热风烘干温度在250～550℃；
所述氧化剂为27.5～35%的次氯酸钠和/或双氧水，所述氧气为工业氧气；
所述直流电的电压为38 V，电化学方法氧化采用的电极板的材质为钛材质；
所述反应釜为PP材质，搅拌轴为GB304并包裹PP材质；
制备的球形四氧化三钴的D50为4～9 μm，振实密度>2.5 g/cm3。
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