CN114538529B - 一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法 - Google Patents
一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114538529B CN114538529B CN202011328299.5A CN202011328299A CN114538529B CN 114538529 B CN114538529 B CN 114538529B CN 202011328299 A CN202011328299 A CN 202011328299A CN 114538529 B CN114538529 B CN 114538529B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slurry
- finished product
- carbonate solution
- cobalt
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);cobalt(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 55
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 54
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 20
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 41
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 40
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 40
- 239000000047 product Substances 0.000 description 37
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 29
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 9
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910021446 cobalt carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+);carbonate Chemical compound [Co+2].[O-]C([O-])=O ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 5
- GPKIXZRJUHCCKX-UHFFFAOYSA-N 2-[(5-methyl-2-propan-2-ylphenoxy)methyl]oxirane Chemical compound CC(C)C1=CC=C(C)C=C1OCC1OC1 GPKIXZRJUHCCKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- -1 and for example Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/04—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/11—Powder tap density
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，该方法包括如下步骤：将钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入到含有底液的反应器中，且维持钴盐溶液的流量不变，通过调节碳酸盐溶液的流量控制pH值进行反应，得到浆料晶种；对浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，再向沉淀浆料中加入碳酸盐溶液；再将钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入到含有底液的反应器中，且维持钴盐溶液的流量不变，通过调节碳酸盐溶液的流量控制pH值进行反应，得到浆料成品；对浆料成品进行离心、洗涤、脱水，得到湿料成品；对湿料成品进行煅烧，获得规则大颗粒四氧化三钴。本发明的制备方法能够在生产效率高的前提下，规模化、批量化的生产出振实密度高的无规则大颗粒四氧化三钴。
Description
技术领域
本发明属于四氧化三钴的制备方法技术领域，具体涉及一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法。
背景技术
随着经济的不断发展，科技速度日益加快，信息化的社会已经到来，推动着电子产品的不断更新，运用于电子方面的锂电池产品也层出不穷，比如，3C数码领域的锂离子电池，此外，由于钴酸锂的放电容量、电压的稳定性、循环寿命等基本达到人们满意的状态，所以如今锂电池产品中仍然是以钴酸锂为正极材料作为主流产品；众所周知，决定钴酸锂电池品质的最主要因素是四氧化三钴，它的振实密度、比表面积、电镜形貌等性质对最终的正极材料起着至关重要的影响。
为了更好的改善钴酸锂的电化学性能，以便能够更好的提高钴酸锂电池产品的性能，现有技术在液相合成中多采用掺杂铝、镁等元素来制备球形四氧化三钴，通过该方法制备得到的四氧化三钴的振实密度低，进而使得制备得到的电池容量也很难再度提高，此外，现有技术在制备球形掺杂的四氧化三钴的工艺过程对反应设备、煅烧设备以及煅烧参数要求较为严格，从而导致生产成本高、生产效率高且在环境保护方面不具备优势的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法解决了现有技术制备得到的大粒径四氧化三钴的振实密度低、生产效率低的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、分别配制钴盐溶液和碳酸盐溶液，待用；
S2、向反应器中加入纯水和一定量的所述碳酸盐溶液；
S3、在搅拌的状态下再将所述钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入至含有底液的反应器中，且维持钴流量不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的pH值在7.0～7.3进行反应，获得浆料晶种；
S4、对所述步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，向所述沉淀浆料中再加入一定量的所述碳酸盐溶液，提高搅拌速度，并在搅拌的状态下将所述钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入至反应器中，且维持钴流量不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的pH值在7.0～7.3进行反应，获得浆料成品；
S5、对所述步骤4中获得的浆料成品进行离心、洗涤、脱水，获得湿料成品；
S6、所述步骤5中获得的湿料成品进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴。
优选地，所述步骤1中，所述钴盐溶液的浓度为100～150g/L；所述碳酸盐溶液的浓度为200～250g/L。
优选地，所述步骤2中，所述碳酸盐溶液的体积与所述反应容器的容积的比例为(0.00625～0.0125)：1，所述底液的温度为50～60℃。
优选地，所述步骤3中，所述钴盐溶液的流量为200～400L/H，所述碳酸盐溶液的流量为900～1500L/h；所述反应时间为4～8h。
优选地，所述步骤3中，所述搅拌速度为1000～1500rpm。
优选地，所述步骤4中，向所述沉淀浆料中加入碳酸盐溶液的体积与所述反应容器的容积的比例为(0.00625～0.0125)：1，所述沉淀浆料的温度为30～50℃。
优选地，所述步骤4中，所述钴盐溶液的流量为200～300L/h，所述碳酸盐溶液的流量为200～300L/h；所述反应时间为12～16h。
优选地，所述步骤5中，所述搅拌速度为1100～2000rpm。
优选地，所述步骤5中的具体过程为：将所述步骤4中获得的浆料成品抽至离心机，采用温度为60℃～80℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品。
优选地，所述步骤6中，所述具体过程为：将所述步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为450℃的温区I、温度为500℃的温区II、温度为630℃的温区Ⅲ、温度为630℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴。
与现有技术相比，采用上述方案本发明的有益效果为：
(1)由于本发明的制备方法采用维持钴盐溶液的流量不变，仅通过控制碳酸盐溶液的流量来控制反应体系的pH值，并通过控制反应时间、反应温度等较少的参数以及反应时限相对较短的情况下，就可以制备得到无规则大颗粒四氧化三钴，所以本发明的制备方法生产效率高且能够实现批量化和规模化的生产；
(2)本发明先制备得到浆料晶种，即无规则大碳酸钴晶种；然后，再通过此无规则大碳酸钴晶种继续中和沉淀反应，制备得到浆料成品，即无规则大碳酸钴的浆料成品；最后，经过分温区煅烧，成功制备得到无规则大粒径四氧化三钴；经过检测发现通过本发明的方法制备得到的无规则大粒径四氧化三钴的形貌为无规则形，且具有较高的振实密度。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的一种无规则大粒径四氧化三钴的电镜扫描图；
图2是对比例获得的一种大粒径四氧化三钴的电镜扫描图。
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，以下结合具体实施例，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。
以下实施例在配制钴盐溶液时，采用的钴盐可以是氯化钴、硫酸钴或硝酸钴等在水中能够完全电离的钴盐溶液；
以下实施例配置碳酸盐溶液时，采用的溶质为能够在水中电离出碳酸根离子的盐，例如可以是碳酸氢铵、碳酸铵或碳酸氢钠等。
本实施例提供一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、分别配制钴离子浓度为100～150g/L的氯化钴溶液和浓度为200～250g/L的碳酸氢铵溶液，待用；
S2、选用8m3的反应釜作为反应器，在该反应釜中加入3.0～5.0m3纯水，加热至50～60℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液50～100L并将搅拌速度调至1000～1500rpm；
S3、将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为200～400L/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的pH值在7.0～7.3进行反应4～8h，获得浆料晶种；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为900～1500L/h；
S4、将步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，拔上清液至体积1.5m3，加热至30～50℃，再向上述反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液50～100L，并将搅拌速度调至1000～1500rpm，再将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至反应器中，且维持氯化钴的流量为200～300L/h不变，通过调节碳酸氢铵溶液的流量控制反应体系的pH值在7.0～7.3反应12～16h，获得浆料成品；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为200～300L/h
S5、将步骤4中获得的浆料成品抽至离心机，采用温度为60℃～80℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品；
S6、将步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为450℃的温区I、温度为500℃的温区II、温度为630℃的温区Ⅲ、温度为630℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴。
以下为具体实施例：
实施例1
本实施例提供的一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别配制钴离子浓度为120g/L的氯化钴溶液和浓度为220g/L的碳酸氢铵溶液，待用；
S2、选用8m3的反应釜作为反应器，在该反应釜中加入4.0m3的纯水，加热至55℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液75L并将搅拌速度调至1200rpm；
S3、将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为300L/h不变，通过调节碳酸氢铵的流量为900～1500L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应6h，获得浆料晶种；
S4、将步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，拔上清液至体积1.5m3，加热至40℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液75L，并将搅拌速度调至1320rpm，再将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至反应器中，且维持氯化钴的流量为250L/h不变，通过调节碳酸氢铵的流量为200～300L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应14h，获得浆料成品，该碳酸钴的粒径为16.1μm；
S5、将步骤4中获得的浆料成品抽至离心机，采用温度为70℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品；
S6、将步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为450℃的温区I、温度为500℃的温区II、温度为630℃的温区Ⅲ、温度为630℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴，该四氧化三钴的粒径为14.2μm。
对本实施例制备得到无规则大粒径四氧化三钴进行振实密度检测和电镜扫描检测(如图1所示)，检测结果显示，其振实密度为2.84g/cm3，通过扫描电镜图可以看出，通过本实施例制备得到的大粒径四氧化三钴的成无规则状，即本实施例制备得到的四氧化三钴为无规则状。
实施例2
本实施例提供一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、分别配制钴离子浓度为100g/L的氯化钴溶液和浓度为200g/L的碳酸氢铵溶液，待用；
S2、选用8m3的反应釜作为反应器，在该反应釜中加入3.0m3纯水，加热至50℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液50L并将搅拌速度调至1000rpm；
S3、将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为200L/h不变，通过调节碳酸盐溶液的流量为900～1500L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应4h，获得浆料晶种；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围；
S4、将步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，拔上清液至体积1.5m3，加热至30℃，再向上述反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液50L，并将搅拌速度调至110rpm，再将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至反应器中，且维持氯化钴的流量为200L/h不变，通过调节碳酸氢铵溶液的流量为200～300L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应12h，获得浆料成品，粒度为16.5μm；
S5、将步骤4中获得的浆料成品抽至离心机，采用温度为60℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品；
S6、将步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为450℃的温区I、温度为500℃的温区II、温度为630℃的温区Ⅲ、温度为630℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴，粒度为13.5μm。
对本实施例制备得到无规则大粒径四氧化三钴进行振实密度检测和电镜扫描检测，检测结果显示，其振实密度为2.82g/cm3，通过扫描电镜图可以看出，通过本实施例制备得到的大粒径四氧化三钴的成无规则状，即本实施例制备得到的四氧化三钴为无规则状。
实施例3
本实施例提供一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、分别配制钴离子浓度为150g/L的氯化钴溶液和浓度为200～250g/L的碳酸氢铵溶液，待用；
S2、选用8m3的反应釜作为反应器，在该反应釜中加入5.0m3纯水，加热至60℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液100L并将搅拌速度调至1500rpm；
S3、将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为400L/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量为900～1500L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3进行反应8h，获得浆料晶种；
S4、将步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，拔上清液至体积1.5m3，加热至50℃，再向上述反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液100L，并将搅拌速度调至2000rpm，再将S1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至反应器中，且维持氯化钴的流量为300L/h不变，通过调节碳酸氢铵溶液的流量为200～300L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应16h，获得浆料成品，粒度为17.0μm；
S5、将步骤4中获得的浆料成品抽至离心机，采用温度为80℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品；
S6、将步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为450℃的温区I、温度为500℃的温区II、温度为630℃的温区Ⅲ、温度为630℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴，粒度为13.9μm。
对本实施例制备得到无规则大粒径四氧化三钴进行振实密度检测和电镜扫描检测，检测结果显示，其振实密度为2.79g/cm3，通过扫描电镜图可以看出，通过本实施例制备得到的大粒径四氧化三钴的成无规则状，即本实施例制备得到的四氧化三钴为无规则状。
对比例1
本对比例提供一种大粒径四氧化三钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1、分别配制钴离子浓度为120g/L的氯化钴溶液和浓度为220g/L的碳酸氢铵溶液，待用；
S2、选用8m3的反应釜作为反应器，在该反应釜中加入4.0m3的纯水，加热至55℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液75L并将搅拌速度调至1200rpm；
S3、将S1中配制的氯化钴溶液以300L/h的流量加入至上述反应釜中，同时也加入碳酸氢铵溶液，且间隔16h调整一次氯化钴流量，每次氯化钴流量调整40L/h，在反应的过程中通过调节碳酸氢铵的流量为900～1500L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应6h，获得浆料晶种；
S4、将步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，拔上清液至体积1.5m3，加热至40℃，再向反应釜中加入S1中配制的碳酸氢铵溶液75L，并将搅拌速度调至1320rpm，再将S1中配制的氯化钴溶液以250L/h的流量加入至上述反应釜中，同时也加入碳酸氢铵溶液，且间隔22h调整一次氯化钴流量，每次氯化钴流量调整40L/h，在反应的过程中通过调节碳酸氢铵的流量为200～300L/h，控制反应体系的pH值在7.0～7.3，反应100h，获得球形浆料成品，粒度为17.0μm；
S5、将步骤4中获得的球形浆料成品抽至离心机，采用温度为70℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品；
S6、将步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为450℃的温区I、温度为500℃的温区II、温度为630℃的温区Ⅲ、温度为630℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得球形大粒径四氧化三钴，粒度为14.1μm。
对本对比例制备得到大粒径四氧化三钴进行振实密度检测和电镜扫描检测(如图2所示)，检测结果显示，其振实密度为2.54g/cm3，通过扫描电镜图可以看出，通过本实施例制备得到的大粒径四氧化三钴的呈球状或类球状，即本实施例制备得到的四氧化三钴为呈球状或类球状。
将本对比例与实施例1相比较，其主要的区别点在于，两次同时加入氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液后，控制氯化钴溶液流量的方法不同，具体为：对比例中同时加入氯化钴溶液和碳酸氢铵后，不仅要调节碳酸氢铵溶液的流量来控制体系的pH值在7.0～7.3，而且还要间隔数小时调整一次氯化钴流量；而本申请中同时加入氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液后，维持氯化钴溶液的流量不变，仅通过调节碳酸氢铵溶液的流量来控制体系的pH值在7.0～7.3，此外，将本对比例的结果与实施例2的结果相比较，可知，通过本发明实施例1的制备方法制备得到的四氧化三钴不仅外观是为规则状；更重要的是通过本发明实施例1的方法制备得到的四氧化三钴的振实密度也较对比例1的产品的振实密度高；此外，将本对比例的方案与实施例1的方案相比较，可知，本发明实施例1的制备时限明显低于对比例的制备时限。
综上所述，通过上述的实施例的结果，以及将实施例与对比例1相比较，可知，本发明的制备方法能够高效率、规模化以及批量化生产出振实密度高的无规则大颗粒四氧化三钴。
此外，1)由于本发明的制备方法采用维持钴盐溶液的流量不变，仅通过控制碳酸盐溶液的流量来控制反应体系的pH值，并通过控制反应时间、反应温度等较少的参数以及反应时限相对较短的情况下，就可以制备得到无规则大颗粒四氧化三钴，所以本发明的制备方法生产效率高且能够实现批量化和规模化的生产；
2)本发明先制备得到浆料晶种，即无规则大碳酸钴晶种；然后，再通过此无规则大碳酸钴晶种继续中和沉淀反应，制备得到浆料成品，即无规则大碳酸钴的浆料成品；最后，经过分温区煅烧，成功制备得到无规则大粒径四氧化三钴；经过检测发现通过本发明的方法制备得到的无规则大粒径四氧化三钴的形貌为无规则形，且其振实密度高达2.84g/cm3。
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 (4)
1.一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、分别配制浓度为100～150g/L的钴盐溶液和浓度为200～250g/L的碳酸盐溶液，待用；
S2、向反应器中加入纯水和一定量的所述碳酸盐溶液；所述碳酸盐溶液的体积与所述反应容器的容积的比例为(0.00625～0.0125)：1；
S3、在搅拌的状态下再将所述钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入至含有50～60℃底液的反应器中，且维持钴流量不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的pH值在7.0～7.3进行反应，获得浆料晶种；所述钴盐溶液的流量为200～400L/H，所述碳酸盐溶液的流量为900～1500L/h；所述反应时间为4～8h；所述搅拌速度为1000～1500rpm；
S4、对所述步骤3中获得的浆料晶种进行沉淀得到沉淀浆料，向所述沉淀浆料中再加入一定量的所述碳酸盐溶液，提高搅拌速度，并在搅拌的状态下将所述钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入至反应器中，且维持钴流量不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的pH值在7.0～7.3进行反应，获得浆料成品；向所述沉淀浆料中加入碳酸盐溶液的体积与所述反应容器的容积的比例为(0.00625～0.0125)：1；所述钴盐溶液的流量为200～300L/h，所述碳酸盐溶液的流量为200～300L/h；所述反应时间为12～16h；所述搅拌速度为1100～2000rpm；
S5、对所述步骤4中获得的浆料成品进行离心、洗涤、脱水，获得湿料成品；
S6、所述步骤5中获得的湿料成品进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴。
2.根据权利要求1所述的一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述沉淀浆料的温度为30～50℃。
3.根据权利要求1所述的一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述步骤5中的具体过程为：将所述步骤4中获得的浆料成品抽至离心机，采用温度为60℃～80℃的水洗涤3～6次，再脱水，得到湿料成品。
4.根据权利要求1所述的一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，具体过程为：将所述步骤5中获得的湿料成品直接加入回转窑料仓中，依次分别在温度为300-500℃的温区I、温度450-550℃的温区II、温度为600-700℃的温区Ⅲ、温度为600-700℃的温区Ⅳ进行煅烧，获得无规则大粒径四氧化三钴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011328299.5A CN114538529B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011328299.5A CN114538529B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114538529A CN114538529A (zh) | 2022-05-27 |
| CN114538529B true CN114538529B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=81660688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011328299.5A Active CN114538529B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114538529B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101293677A (zh) * | 2007-04-28 | 2008-10-29 | 北京有色金属研究总院 | 一种八面体形貌的四氧化三钴粉体的制备方法 |
| CN101343084A (zh) * | 2008-08-20 | 2009-01-14 | 周红阳 | 高密度碳酸钴生产方法 |
| CN101913659A (zh) * | 2010-08-10 | 2010-12-15 | 江苏东新能源科技有限公司 | 电池级四氧化三钴的制备方法 |
| CN105271441A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-27 | 兰州金川新材料科技股份有限公司 | 一种电池级大粒度四氧化三钴的制备方法 |
| CN108264095A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-10 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种电池级球形碳酸钴的制备方法 |
| CN108328665A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-27 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种电池级球形四氧化三钴的制备方法 |
| CN108649219A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-12 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种大粒径掺铝四氧化三钴的制备方法 |
| CN109368709A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-22 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种碳酸钴、四氧化三钴粒度控制性生产工艺 |
| CN109987646A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 格林美（江苏）钴业股份有限公司 | 合成大粒径碳酸钴连续反应的方法 |
| CN111807420A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法 |
| CN111874957A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-03 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种超细钴粉用四氧化三钴前驱体生产工艺 |
-
2020
- 2020-11-24 CN CN202011328299.5A patent/CN114538529B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101293677A (zh) * | 2007-04-28 | 2008-10-29 | 北京有色金属研究总院 | 一种八面体形貌的四氧化三钴粉体的制备方法 |
| CN101343084A (zh) * | 2008-08-20 | 2009-01-14 | 周红阳 | 高密度碳酸钴生产方法 |
| CN101913659A (zh) * | 2010-08-10 | 2010-12-15 | 江苏东新能源科技有限公司 | 电池级四氧化三钴的制备方法 |
| CN105271441A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-27 | 兰州金川新材料科技股份有限公司 | 一种电池级大粒度四氧化三钴的制备方法 |
| CN109987646A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 格林美（江苏）钴业股份有限公司 | 合成大粒径碳酸钴连续反应的方法 |
| CN108264095A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-10 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种电池级球形碳酸钴的制备方法 |
| CN108328665A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-27 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种电池级球形四氧化三钴的制备方法 |
| CN108649219A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-12 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种大粒径掺铝四氧化三钴的制备方法 |
| CN109368709A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-22 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种碳酸钴、四氧化三钴粒度控制性生产工艺 |
| CN111807420A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法 |
| CN111874957A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-03 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种超细钴粉用四氧化三钴前驱体生产工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘人生.液相沉淀-煅烧法制备大粒径球形四氧化三钴.精细化工.2019,全文. * |
| 李永光.液相制备高振实密度的小粒径球形碳酸钴.电池工业.2019,87-91. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114538529A (zh) | 2022-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108011101B (zh) | 一种大粒径均匀掺铝四氧化三钴的制备方法 | |
| CN113292106B (zh) | 一种大粒径掺铝四氧化三钴的三次煅烧制备方法 | |
| CN112723422B (zh) | 一种掺铝四氧化三钴核壳材料及其制备方法 | |
| CN107265520B (zh) | 一种球形镍钴锰前驱体材料的制备方法及产品 | |
| CN112939095B (zh) | 一种球形高镍无钴单晶前驱体及其制备方法 | |
| CN112357973A (zh) | 一种正极材料前驱体的制备方法及所制得的正极材料前驱体 | |
| CN113329975A (zh) | 一种通过晶种加入量调控晶面择优生长的高镍三元前驱体的制备方法 | |
| CN112357974B (zh) | 一种三元正极材料nca前驱体的制备方法 | |
| CN114394630B (zh) | 一种控制三元前驱体材料形貌的制备方法 | |
| JP2011057518A (ja) | 高密度ニッケル・コバルト・マンガン共沈水酸化物及びその製造方法 | |
| CN112357975A (zh) | 一种中空型三元正极材料前驱体的制备方法及所制得的三元正极材料前驱体 | |
| CN113213550A (zh) | 一种4.5v钴酸锂用掺铝四氧化三钴的制备方法 | |
| CN110611098B (zh) | 一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体及其制备方法 | |
| CN108264095B (zh) | 一种电池级球形碳酸钴的制备方法 | |
| CN110808369B (zh) | 一种低钠硫镍钴铝三元前驱体的制备方法 | |
| CN104779388A (zh) | 镍钴二元正极材料前驱体制备方法以及该法制得镍钴二元正极材料前驱体 | |
| CN112357971B (zh) | 一种电池用掺铝大粒度碳酸钴的制备方法 | |
| CN114291850A (zh) | 一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法 | |
| CN115385399A (zh) | 镍钴锰三元前驱体及其间歇式制备工艺 | |
| CN110550668A (zh) | 一种动力型单晶ncm622型前驱体浓缩机工艺制备方法 | |
| CN104478699A (zh) | 一种高纯超细草酸钴粉体的制备方法 | |
| CN105060266B (zh) | 一种纳米磷酸铁锂的水热合成方法 | |
| CN114538529B (zh) | 一种无规则大粒径四氧化三钴的制备方法 | |
| CN106816579B (zh) | 一种冷冻结晶法制备镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料方法 | |
| CN112010357B (zh) | 一种小粒径、高密度碳酸钴的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |