CN101269848A

CN101269848A - 一种高密度球形四氧化三钴及其制备方法

Info

Publication number: CN101269848A
Application number: CNA2008100265990A
Authority: CN
Inventors: 吕向阳; 左一村
Original assignee: GUANGZHOU RONGJIE MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU RONGJIE MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2008-09-24

Abstract

一种高密度球形四氧化三钴及其制备方法，本发明涉及一种四氧化三钴，特别是高密度球形四氧化三钴的制备，主要用于制备锂离子电池正极材料钴酸锂，也当作电子级的四氧化三钴使用，属化工产品。本发明提供了一种具有流动性好的高密度球形四氧化三钴的制备方法，使制备出来的四氧化三钴呈球形颗粒，具有最好的堆积密度，能有效的提高颗粒的振实密度，从而提高锂离子电池电化学性能，提高电池的质量。该方法制得的四氧化三钴为球形结晶，平均粒径5～25微米，松装密度≥1.0g/cm³，振实密度≥2.0g/cm³，钴含量≥73％。该方法工艺简单，并且用这种四氧化三钴合成的钴酸锂显示更好的性能，跟以往的四氧化三钴比较，能提高锂离子电池电化学性能。

Description

一种高密度球形四氧化三钴及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种四氧化三钴，特别是高密度球形四氧化三钴的制备，主要用于制备锂离子电池正极材料钴酸锂，也当作电子级的四氧化三钴使用，属化工产品。

背景技术

锂离子电池是一种新兴电源，它具有电压高、容量大、安全及环保等诸多有点，因此在二次电池领域受到广泛应用。目前锂离子电池的正极材料应用最为普遍的是钴酸锂，而制备钴酸锂时，所用的四氧化三钴主要采用草酸钴、碳酸钴煅烧方法制备，但因合成的草酸钴、碳酸钴为不规则的颗粒，烧制后，所得到的四氧化三钴也为无定形，导致合成钴酸锂时会降低振实密度，增加电池的体积，而且煅烧降低了四氧化三钴的化学活性，最终影响钴酸锂的电化学性质。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点和不足，提供了一种具有流动性好的高密度球形四氧化三钴的制备方法，使制备出来的四氧化三钴呈球形颗粒，具有最好的堆积密度，能有效的提高颗粒的振实密度，从而提高锂离子电池电化学性能，提高了电池的质量。

本发明提供了一种具有流动性好的高密度球形四氧化三钴制备方法，通过控制合成工艺，首先合成一种高密度球形钴化合物，再把此钴化合物在特定条件下进行煅烧，获得高密度球形四氧化三钴，该法工艺简单，容易实现工艺化，并且用这种四氧化三钴合成的钴酸锂显示更好的性能，跟以往的四氧化三钴比较，能提高锂离子电池电化学性能。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

一种高密度球形四氧化三钴，该四氧化三钴为球形结晶，平均粒径5～25微米，松装密度≥1.0g/cm³，振实密度≥2.0g/cm³，钴含量≥73％。

一种高密度球形四氧化三钴的制备方法，它按下述步骤进行：

①、首先用去离子水分别将工业级的钴盐与添加剂配制成钴盐浓度为0.5M～10M、添加剂浓度为0.05M～5M的溶液；

②、用去离子水将工业级的碱性沉淀剂、络合剂配成碱性沉淀剂浓度为1M～15M、络合剂浓度为0.05M～5M的溶液；

③、打开反应容器的搅拌，先投入1升的去离子水做底水，并将底水加热到30℃～70℃。按①∶②＝1.00∶1～4.0，将①、②两种溶液同时加入到反应容器中，控制PH值9～13.5。反应生成的沉淀溢流在另一容器中陈化4～10小时即可；

④、然后过滤③项的沉淀，并用滤饼的3～10倍重量的去离子水洗涤1～5次，直到PH小于7.5，然后过滤，滤饼在70～120℃的烘箱中烘4～15小时，即可烘干；

⑤、取④项的烘干粉末在350～900℃温度下煅烧2～10小时，得到纯度≥99.5％的高密度球形四氧化三钴。

上述所用的钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的一种或几种。

上述所用的添加剂为柠檬酸铵、草酸铵中的一种或几种。

上述所用的碱性沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种。

上述所用的络合剂为氨水、柠檬酸、EDTA中的一种或几种。

本发明的四氧化三钴是用一种密度高、晶形结构完整、颗粒形状为球形的钴化合物煅烧而成的，此钴化合物合成工艺简单、成本低、粒径可以控制，并且容易工业化。本发明具有如下优点：

1、采用特殊的沉淀工艺，制备一种钴的化合物，在制备的过程中，可有效的控制产品的粒度、密度，使形状为球形颗粒，如图1显示，也使得洗涤更容易，用此钴化合物很容易得制备本发明得四氧化三钴。

2、本发明的四氧化三钴其化学成份合物理性能均可满足锂离子电池材料化学成份和物理性能的要求。

附图说明

图1是本发明的SEM图。

具体的实施方式

实施例1：

用去离子水将硫酸钴配成2M、柠檬酸铵配成1M的混合溶液，用去离子水将氢氧化钾配成7M、氨水配成2M的混合溶液，打开反应容器的搅拌，投入1升的去离子水，并将底水加热到40℃，硫酸钴以5ml/min的流速加入到反应容器中，碱性沉淀剂氢氧化钾以5～15ml/min的流速加入到反应容器中，通过调节氢氧化钾的流速，控制PH值为10.5±0.3，反应生成的沉淀悬浮液溢流到另一容器中陈化，陈化6小时后，将沉淀洗涤干净，直到洗涤水PH小于7.5，然后过滤，把滤饼在90℃烘干，烘干后的产物再在450℃温度下煅烧3小时，得到纯度为≥99.5％的高密度球形四氧化三钴。

实施例2：

用去离子水将氯化钴配成2M、柠檬酸铵配成3M的混合溶液，用去离子水将氢氧化钠配成4M、柠檬酸配成2M的混合溶液，打开反应容器的搅拌，投入1升的去离子水，并将底水加热到40℃，氯化钴以5ml/min的流速加入到反应容器中，碱性沉淀剂氢氧化钠以5～15ml/min的流速加入到反应容器中，通过调节氢氧化钠的流速，控制PH值为10.5±0.3，反应生成的沉淀悬浮液溢流到另一容器中陈化，陈化6小时后，将沉淀洗涤干净，直到洗涤水PH小于7.5，然后过滤，把滤饼在90℃烘干，烘干后的产物再在600℃温度下煅烧8小时，得到纯度为≥99.5％的高密度球形四氧化三钴。

实施例3：

用去离子水将氯化钴配成3M、柠檬酸铵配成2M的混合溶液，用去离子水将氢氧化钠配成7M、氨水配成2M的混合溶液，打开反应容器的搅拌，投入1升的去离子水，并将底水加热到70℃，氯化钴以10ml/min的流速加入到反应容器中，碱性沉淀剂氢氧化钠以10～20ml/min的流速加入到反应容器中，通过调节氢氧化钠的流速，控制PH值为11.5±0.3，反应生成的沉淀悬浮液溢流到另一容器中陈化，陈化6小时后，将沉淀洗涤干净，直到洗涤水PH小于7.5，然后过滤，把滤饼在105℃烘干，烘干后的产物再在400℃温度下煅烧5小时，得到纯度为≥99.5％的高密度球形四氧化三钴。

实施例4：

用去离子水将硝酸钴配成3M、草酸铵配成1M的混合溶液，用去离子水将氢氧化钠配成7M、EDTA配成1M的混合溶液，打开反应容器的搅拌，投入1升的去离子水，并将底水加热到55℃，硝酸钴以10ml/min的流速加入到反应容器中，碱性沉淀剂氢氧化钠以10～20ml/min的流速加入到反应容器中，通过调节氢氧化钠的流速，控制PH值为11.5±0.3，反应生成的沉淀悬浮液溢流到另一容器中陈化，陈化6小时后，将沉淀洗涤干净，直到洗涤水PH小于7.5，然后过滤，把滤饼在105℃烘干，烘干后的产物再在600℃温度下煅烧4小时，得到纯度为≥99.5％的高密度球形四氧化三钴。

实施例5：

用去离子水将硝酸钴配成2M、草酸铵配成2M的混合溶液，用去离子水将氢氧化钠配成7M、氨水配成1M的混合溶液，打开反应容器的搅拌，投入1升的去离子水，并将底水加热到60℃，硝酸钴以5ml/min的流速加入到反应容器中，碱性沉淀剂氢氧化钠以5～15ml/min的流速加入到反应容器中，通过调节氢氧化钠的流速，控制PH值为11.5±0.3，反应生成的沉淀悬浮液溢流到另一容器中陈化，陈化6小时后，将沉淀洗涤干净，直到洗涤水PH小于7.5，然后过滤，把滤饼在105℃烘干，烘干后的产物再在500℃温度下煅烧5小时，得到纯度为≥99.5％的高密度球形四氧化三钴。

Claims

1、一种高密度球形四氧化三钴，其特征在于该四氧化三钴为球形结晶，平均粒径5～25微米，松装密度≥1.0g/cm³，振实密度≥2.0g/cm³，钴含量≥73％。

2、一种高密度球形四氧化三钴的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行：

③、打开反应容器的搅拌，先投入1升的去离子水做底水，并将底水加热到30℃～70℃。按①∶②＝1.00∶1～4.0，将①、②两种溶液同时加入到反应容器中，控制PH值9～13.5，反应生成的沉淀溢流在另一容器中陈化4～10小时即可；

3、根据权利要求2所述的四氧化三钴的制备方法，其特征在于所用的钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的一种或几种。

4、根据权利要求2所述的四氧化三钴的制备方法，其特征在于所用的添加剂为柠檬酸铵、草酸铵中的一种或几种。

5、根据权利要求2所述的四氧化三钴的制备方法，其特征在于所用的碱性沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种。

6、根据权利要求2所述的四氧化三钴的制备方法，其特征在于所用的络合剂为氨水、柠檬酸、EDTA中的一种或几种。