CN105084429A - 一种生产纳米级氧化亚钴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生产纳米级氧化亚钴的方法。具体说，是作为二次电池正极材料的氧化亚钴的生产方法。本发明采用硝酸钴晶体、浓度为180g/L的氨水150L、浓度为130g/L氢氧化钠1800L、浓度为10%的稀氨水等原料，经稀释、溶解、合成、沉化、过滤、浆化、洗涤、烘干、正压气氛半还原分解处理、惰性气体钝化和过筛等步骤制成的纳米级氧化亚钴，粒径只有0.1~0.5微米，粒度分布较窄，颗粒大小均匀，分散效果好。用这种氧化亚钴作为二次电池的正极材料，生产出的二次电池充电时间较短，尤其在零下40℃的低温下二次电池的充放电量高达90%，使得二次电池的使用寿命较长。

Description

一种生产纳米级氧化亚钴的方法

技术领域

本发明涉及一种生产金属粉末的方法。具体说，是作为二次电池正极材料的氧化亚钴的生产方法。

背景技术

在电池生产行业都知道，氧化亚钴已广泛用作镍氢电池、镍镉电池和电容电池的正极材料。其中的氧化亚钴大都是用钴矿石经过萃取，得到硫酸钴或氧化钴，并使硫酸钴或氧化钴与碳酸氢铵合成，得到碱式碳酸钴。再对碱式碳酸钴进行煅烧而制成。由于上述氧化亚钴是用钴矿石经过酸溶、萃取、合成、煅烧等步骤而制成，使得生产的氧化亚钴粒径在1~10微米之间，粒度分布较宽，颗粒大小不均匀，分散效果差。用这种氧化亚钴作为二次电池的正极材料，使得生产出的二次电池充电时间较长，尤其在零下40℃的低温下二次电池的充放电量只能达到60~70%，使得二次电池的使用寿命不长。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种生产纳米级氧化亚钴的方法。用这种方法生产的氧化亚钴，粒度分布较窄，颗粒大小比较均匀，分散效果好。用这种氧化亚钴作为二次电池的正极材料，可缩短二次电池的充电时间，在零下40℃的低温下二次电池的充放电量高达90%，从而延长了二次电池的使用寿命。

本发明要解决的上述问题由以下技术方案实现：

本发明的生产纳米级氧化亚钴的方法特点是依次包括以下步骤：

先备好以下原料：

硝酸钴晶体；

浓度为180g/L的氨水150L；

浓度为130g/L的氢氧化钠1800L；

浓度为10%的稀氨水；

然后，在液槽内加入温度为25~35℃的去离子水，在搅拌的同时，慢慢加入硝酸钴晶体；当钴的浓度达到100g/L时，加入浓度为10%的稀氨水调其PH值至4~4.5，得到硝酸钴溶液；

之后，取1000L的上述硝酸钴溶液加入反应釜内，并加温至30~35℃在均匀搅拌的同时，采用喷淋法在2~2.5小时内将上述浓度为180g/L的150L氨水缓慢加入1000L的上述硝酸钴溶液中，得到第一混合液；

之后，采用喷淋法在4~4.5小时内加入上述浓度为130g/L的1800L氢氧化钠，使其PH值为11~12.5，得到第二混合液；

之后，将第二混合液加温至48~52℃，均匀搅拌0.9~1.1小时后，用压滤机进行过滤，得到氢氧化钴；

之后，在氢氧化钴内加入清水，进行浆化处理；

之后，将经过浆化处理过的氢氧化钴放入盛有去离子水的压滤机内进行清洗；当去离子水的PH值为7时，滤除去离子水，得到滤饼；

之后，用温度为118~122℃的烘箱烘干，得到半成品；

之后，使半成品在23~25小时内依次缓慢通过温度为300℃、350℃、280℃、200℃和100℃的五个温度区的还原炉，并同时以2.5立方米/小时的速度通入二氧化碳、1.5立方米/小时的速度通入氢气，在还原炉的出料端充入惰性气体，进行正压气氛半还原分解处理；

之后，在将经过正压气氛半还原分解处理过的半成品装入容器的同时，注入惰性气体，进行惰性气体钝化处理；

最后，用200目的筛子对经过惰性气体钝化处理的半成品进行过筛，得到粒径为0.1~0.5微米的纳米级氧化亚钴。

由上述方案可以看出，由于本发明的纳米级氧化亚钴是用硝酸钴晶体经稀释、溶解、合成、沉化、过滤、浆化、洗涤、烘干、正压气氛半还原分解处理、惰性气体钝化和过筛等步骤而制成，使得生产的氧化亚钴粒径只有0.1~0.5微米，粒度分布较窄，颗粒大小均匀，分散效果好。因此，用这种氧化亚钴作为二次电池的正极材料，生产出的二次电池充电时间较短，尤其在零下40℃的低温下二次电池的充放电量高达90%，从而延长了二次电池的使用寿命。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

先备好以下原料：

硝酸钴晶体、浓度为180g/L的氨水150L、浓度为130g/L的氢氧化钠1800L和浓度为10%的稀氨水；

然后，在液槽内加入温度为30℃的去离子水，在搅拌的同时，慢慢加入硝酸钴晶体，并使硝酸钴晶体溶解。当钴的浓度达到100g/L时，加入浓度为10%的稀氨水调其PH值至4.2，得到硝酸钴溶液；

之后，取1000L的上述硝酸钴溶液加入反应釜内，并加温至33℃在均匀搅拌的同时，采用喷淋法在2.2小时内将上述浓度为180g/L的150L氨水缓慢加入1000L的上述硝酸钴溶液中，得到第一混合液；

之后，采用喷淋法在4小时内加入上述浓度为130g/L的1800L氢氧化钠，使其PH值为11.8，得到第二混合液；

之后，将第二混合液加温至50℃，均匀搅拌1小时后，用压滤机进行过滤，得到氢氧化钴；

之后，在氢氧化钴内加入去离子水，进行浆化处理；

之后，将经过浆化处理过的氢氧化钴泵入压滤机内，用去离子水进行清洗；当去离子水的PH值为7时，滤除去离子水，得到滤饼；

之后，用温度为120℃的烘箱将滤饼烘干，得到半成品；

之后，使半成品在24小时内依次缓慢通过温度为300℃、350℃、280℃、200℃和100℃的五个温度区的还原炉，并同时以2.5立方米/小时的速度通入二氧化碳、1.5立方米/小时的速度通入氢气，在还原炉的出料端充入惰性气体---氩气，进行正压气氛半还原分解处理；

之后，在将经过正压气氛半还原分解处理过的半成品装入容器（包装桶）的同时，注入惰性气体----氩气，进行惰性气体钝化处理；

最后，用200目的筛子对经过惰性气体钝化处理的半成品进行过筛，得到粒径为0.1~0.5微米的纳米级氧化亚钴。

经检测，用本发明的方法制得的纳米级氧化亚钴中，Co为78~78.5%、Ni≤0.005%、Fe≤0.005%、Cu≤0.001%、Mn≤0.003%、Zn≤0.003%、Ca≤0.005%、Mg≤0.005%、Na≤0.01%、Pb≤0.002%、Si≤0.005%、S≤0.005%、中粒径（D50）0.2μm、酸不溶物≤0.3%、AD(松状比重)0.3~0.35g/m3、TD(振实密度)0.5~0.8g/m3、表面积≥25m2/g。

实施例二

先备好以下原料：

硝酸钴晶体、浓度为180g/L的氨水150L、浓度为130g/L的氢氧化钠1800L和浓度为10%的稀氨水；

然后，在液槽内加入温度为35℃的去离子水，在搅拌的同时，慢慢加入硝酸钴晶体，并使硝酸钴晶体溶解。当钴的浓度达到100g/L时，加入浓度为10%的稀氨水调其PH值至4.5，得到硝酸钴溶液；

之后，取1000L的上述硝酸钴溶液加入反应釜内，并加温至35℃在均匀搅拌的同时，采用喷淋法在2.5小时内将上述浓度为180g/L的150L氨水缓慢加入1000L的上述硝酸钴溶液中，得到第一混合液；

之后，采用喷淋法在4小时内加入上述浓度为130g/L的1800L氢氧化钠，使其PH值为12.5，得到第二混合液；

之后，将第二混合液加温至52℃，均匀搅拌1.1小时后，用压滤机进行过滤，得到氢氧化钴；

之后，在氢氧化钴内加入去离子水，进行浆化处理；

之后，将经过浆化处理过的氢氧化钴泵入压滤机内，用去离子水进行清洗；当去离子水的PH值为7时，滤除去离子水，得到滤饼；

之后，用温度为122℃的烘箱将滤饼烘干，得到半成品；

之后，使半成品在25小时内依次缓慢通过温度为300℃、350℃、280℃、200℃和100℃的五个温度区的还原炉，并同时以2.5立方米/小时的速度通入二氧化碳、1.5立方米/小时的速度通入氢气，在还原炉的出料端充入惰性气体---氩气，进行正压气氛半还原分解处理；

之后，在将经过正压气氛半还原分解处理过的半成品装入容器（包装桶）的同时，注入惰性气体----氩气，进行惰性气体钝化处理；

最后，用200目的筛子对经过惰性气体钝化处理的半成品进行过筛，得到粒径为0.1~0.5微米的纳米级氧化亚钴。

经检测，用本发明的方法制得的纳米级氧化亚钴中，Co为78~78.5%、Ni≤0.005%、Fe≤0.005%、Cu≤0.001%、Mn≤0.003%、Zn≤0.003%、Ca≤0.005%、Mg≤0.005%、Na≤0.01%、Pb≤0.002%、Si≤0.005%、S≤0.005%、中粒径（D50）0.2μm、酸不溶物≤0.3%、AD(松状比重)0.3~0.35g/m3、TD(振实密度)0.5~0.8g/m3、表面积≥25m2/g。

实施例三

先备好以下原料：

硝酸钴晶体、浓度为180g/L的氨水150L、浓度为130g/L的氢氧化钠1800L和浓度为10%的稀氨水；

然后，在液槽内加入温度为25℃的去离子水，在搅拌的同时，慢慢加入硝酸钴晶体，并使硝酸钴晶体溶解。当钴的浓度达到100g/L时，加入浓度为10%的稀氨水调其PH值至4，得到硝酸钴溶液；

之后，取1000L的上述硝酸钴溶液加入反应釜内，并加温至30℃在均匀搅拌的同时，采用喷淋法在2小时内将上述浓度为180g/L的150L氨水缓慢加入1000L的上述硝酸钴溶液中，得到第一混合液；

之后，采用喷淋法在4.2小时内加入上述浓度为130g/L的1800L氢氧化钠，使其PH值为11，得到第二混合液；

之后，将第二混合液加温至48℃，均匀搅拌0.9小时后，用压滤机进行过滤，得到氢氧化钴；

之后，在氢氧化钴内加入去离子水，进行浆化处理；

之后，将经过浆化处理过的氢氧化钴泵入压滤机内，用去离子水进行清洗；当去离子水的PH值为7时，滤除去离子水，得到滤饼；

之后，用温度为118℃的烘箱将滤饼烘干，得到半成品；

之后，使半成品在23小时内依次缓慢通过温度为300℃、350℃、280℃、200℃和100℃的五个温度区的还原炉，并同时以2.5立方米/小时的速度通入二氧化碳、1.5立方米/小时的速度通入氢气，在还原炉的出料端充入惰性气体---氩气，进行正压气氛半还原分解处理；

之后，在将经过正压气氛半还原分解处理过的半成品装入容器（包装桶）的同时，注入惰性气体----氩气，进行惰性气体钝化处理；

最后，用200目的筛子对经过惰性气体钝化处理的半成品进行过筛，得到粒径为0.1~0.5微米的纳米级氧化亚钴。

经检测，用本发明的方法制得的纳米级氧化亚钴中，Co为78~78.5%、Ni≤0.005%、Fe≤0.005%、Cu≤0.001%、Mn≤0.003%、Zn≤0.003%、Ca≤0.005%、Mg≤0.005%、Na≤0.01%、Pb≤0.002%、Si≤0.005%、S≤0.005%、中粒径（D50）0.2μm、酸不溶物≤0.3%、AD(松状比重)0.3~0.35g/m3、TD(振实密度)0.5~0.8g/m3、表面积≥25m2/g。

Claims (1)

1.一种生产纳米级氧化亚钴的方法，其特征在于依次包括以下步骤：

先备好以下原料：

硝酸钴晶体；

浓度为180g/L的氨水150L；

浓度为130g/L的氢氧化钠1800L；

浓度为10%的稀氨水；

然后，在液槽内加入温度为25~35℃的去离子水，在搅拌的同时，慢慢加入硝酸钴晶体；当钴的浓度达到100g/L时，加入浓度为10%的稀氨水调其PH值至4~4.5，得到硝酸钴溶液；

之后，取1000L的上述硝酸钴溶液加入反应釜内，并加温至30~35℃在均匀搅拌的同时，采用喷淋法在2~2.5小时内将上述浓度为180g/L的150L氨水缓慢加入1000L的上述硝酸钴溶液中，得到第一混合液；

之后，采用喷淋法在4~4.5小时内加入上述浓度为130g/L的1800L氢氧化钠，使其PH值为11~12.5，得到第二混合液；

之后，将第二混合液加温至48~52℃，均匀搅拌0.9~1.1小时后，用压滤机进行过滤，得到氢氧化钴；

之后，在氢氧化钴内加入清水，进行浆化处理；

之后，将经过浆化处理过的氢氧化钴放入盛有去离子水的压滤机内进行清洗；当去离子水的PH值为7时，滤除去离子水，得到滤饼；

之后，用温度为118~122℃的烘箱烘干，得到半成品；

之后，使半成品在23~25小时内依次缓慢通过温度为300℃、350℃、280℃、200℃和100℃的五个温度区的还原炉，并同时以2.5立方米/小时的速度通入二氧化碳、1.5立方米/小时的速度通入氢气，在还原炉的出料端充入惰性气体，进行正压气氛半还原分解处理；

之后，在将经过正压气氛半还原分解处理过的半成品装入容器的同时，注入惰性气体，进行惰性气体钝化处理；

最后，用200目的筛子对经过惰性气体钝化处理的半成品进行过筛，得到粒径为0.1~0.5微米的纳米级氧化亚钴。