CN109987646A - 合成大粒径碳酸钴连续反应的方法 - Google Patents

合成大粒径碳酸钴连续反应的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，具体包括：分别配制浓度为10～120g/L的氯化钴溶液及浓度为50～130g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜中泵入配制的氯化钴溶液作为底液；继续在反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至50～70℃，泵入碳酸氢钠溶液调节pH值保持在5.0～8.5，并搅拌反应釜内溶液进行反应；反应釜内溶液中生成的固体含量达到150～300g/L时,停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化、过滤、洗涤、干燥即得成品。本发明为连续合成大粒径碳酸钴的工艺，通过控制反应终点时溶液内的固体含量，进一步控制陈化时碳酸钴的晶粒的生长速度，这样生成的碳酸钴均匀性好，基本上是球形或者类球形，而且洗涤时水洗量少钠含量低，氯离子含量低。

Description

合成大粒径碳酸钴连续反应的方法
技术领域
本发明是涉及材料合成技术领域，具体的是一种合成大粒径碳酸钴连续反应的方法。
背景技术
随着人们对能源利用的关注和对环保意识的提高，二次电池得到迅速发展，尤其是锂离子电池为代表得到长足的发展，其中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碳酸钴的生产制约着钴酸锂锂离子电池的发展，碳酸钴球形度的好坏和颗粒是否均匀直接影响钴酸锂的电性能，制备出好的球形度和颗粒均匀性的碳酸钴是制备出高性能钴酸锂的前提。
目前我国碳酸钴的生产方法均为间歇工艺，此工艺的特点是颗粒形貌团聚，分散性差，流动性不好，粒度较小，需要多次重复操作粒度才能长大，操作非常繁杂，产量低。
中国专利文献CN101376529A公布了一种“球形碳酸钴生产方法”，其特点是将氯化钴溶液、碳酸氢铵溶液按一定比例同时注入反应槽，在7±2℃的温度，pH值为7.2-7.3的条件下经过一段时间反应产生小晶核，再泵入陈化槽后在温度为45±2℃时陈化18个小时，让小晶核生长成为球形碳酸钴。其不足之处在于其工艺步骤多，只能分批次生产，不能连续化生产，生产效率低。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，本发明是采用如下方案实现的：
一种合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，包括如下步骤，
步骤一，分别配制浓度为10～120g/L的氯化钴溶液及浓度为50～130g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜中泵入配制的氯化钴溶液作为底液；
步骤二，继续在步骤一的反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至50～70℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节pH值保持在5.0～8.5，并搅拌反应釜内溶液进行反应；
步骤三，当步骤二反应釜内溶液中生成的固体含量达到150～300g/L时,停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化、过滤、洗涤、干燥即得成品。
优选地，步骤二中，保持反应釜内溶液的pH值为7.2～7.5。
优选地，步骤二中，控制反应釜内溶液的温度保持在55-60℃。
更优选地，步骤一中，配制的氯化钴溶液的浓度为10～50g/L，配制的碳酸氢钠溶液的浓度为50～80g/L，步骤三中，固体含量达到150～200g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液。
更优选地，步骤一中，配制的氯化钴溶液的浓度为60～120g/L，配制的碳酸氢钠溶液的浓度为85～130g/L，步骤三中，固体含量达到220～300g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液。
本发明为连续合成大粒径碳酸钴的工艺，通过控制反应终点时溶液内的固体含量，进一步控制陈化时碳酸钴的晶粒的生长速度，这样生成的碳酸钴均匀性好，基本上是球形或者类球形，而且洗涤时水洗量少钠含量低，氯离子含量低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
配制浓度为10g/L的氯化钴溶液和浓度为50g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜内加入氯化钴溶液作为底液；
继续在反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至50℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节反应釜内pH值保持在7.3，搅拌反应釜内溶液进行反应；
将反应釜内溶液取样测试，当反应釜内生成的固体含量达到150g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化50h,过滤，洗涤，干燥得碳酸钴成品。
测得得到的碳酸钴成品的粒度为D50为18μm，振实密度为2.1g/cm3，松装密度为1.3/cm3，钠含量＜0.03％，氯离子含量＜0.001％。
实施例2
配制浓度为50g/L的氯化钴溶液和浓度为90g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜内加入氯化钴溶液作为底液；
继续在反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至50℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节反应釜内pH值保持在7.3，搅拌反应釜内溶液进行反应；
将反应釜内溶液取样测试，当反应釜内生成的固体含量达到198g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化65h,过滤，洗涤，干燥得碳酸钴成品。
测得得到的碳酸钴成品的粒度为D50为19μm，振实密度为2.3g/cm3，松装密度为1.2/cm3，钠含量＜0.03％，氯离子含量＜0.001％。
实施例3
配制浓度为120g/L的氯化钴溶液和浓度为130g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜内加入氯化钴溶液作为底液；
继续在反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至70℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节反应釜内pH值保持在7.5，搅拌反应釜内溶液进行反应；
将反应釜内溶液取样测试，当反应釜内生成的固体含量达到294g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化70h,过滤，洗涤，干燥得碳酸钴成品。
测得得到的碳酸钴成品的粒度为D50为22μm，振实密度为2.5g/cm3，松装密度为1.4/cm3，钠含量＜0.03％，氯离子含量＜0.001％。
实施例4
配制浓度为40g/L的氯化钴溶液和浓度为80g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜内加入氯化钴溶液作为底液；
继续在反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至60℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节反应釜内pH值保持在7.5，搅拌反应釜内溶液进行反应；
将反应釜内溶液取样测试，当反应釜内生成的固体含量达到180g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化70h,过滤，洗涤，干燥得碳酸钴成品。
测得得到的碳酸钴成品的粒度为D50为18.8μm，振实密度为2.1g/cm3，松装密度为1.1/cm3，钠含量＜0.03％，氯离子含量＜0.001％。
实施例5
配制浓度为80g/L的氯化钴溶液和浓度为110g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜内加入氯化钴溶液作为底液；
继续在反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至60℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节反应釜内pH值保持在7.3，搅拌反应釜内溶液进行反应；
将反应釜内溶液取样测试，当反应釜内生成的固体含量达到280g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化70h,过滤，洗涤，干燥得碳酸钴成品。
测得得到的碳酸钴成品的粒度为D50为2.18μm，振实密度为2.4g/cm3，松装密度为1.4/cm3，钠含量＜0.03％，氯离子含量＜0.001％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤一，分别配制浓度为10～120g/L的氯化钴溶液及浓度为50～130g/L的碳酸氢钠溶液，在反应釜中泵入配制的氯化钴溶液作为底液；
步骤二，继续在步骤一的反应釜内泵入氯化钴溶液，并将反应釜内溶液升温至50～70℃，然后泵入碳酸氢钠溶液调节pH值保持在5.0～8.5，并搅拌反应釜内溶液进行反应；
步骤三，当步骤二反应釜内溶液中生成的固体含量达到150～300g/L时,停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液，将所得的悬浊液静置陈化、过滤、洗涤、干燥即得成品。
2.根据权利要求1所述的合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，其特征在于，步骤二中，保持反应釜内溶液的pH值为7.2～7.5。
3.根据权利要求1所述的合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，其特征在于，步骤二中，控制反应釜内溶液的温度保持在55-60℃。
4.根据权利要求1或2或3所述的合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，其特征在于，步骤一中，配制的氯化钴溶液的浓度为10～50g/L，配制的碳酸氢钠溶液的浓度为50～80g/L，步骤三中，固体含量达到150～200g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液。
5.根据权利要求1或2或3所述的合成大粒径碳酸钴连续反应的方法，其特征在于，步骤一中，配制的氯化钴溶液的浓度为60～120g/L，配制的碳酸氢钠溶液的浓度为85～130g/L，步骤三中，固体含量达到220～300g/L时，停止泵入氯化钴溶液及碳酸氢钠溶液。
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