CN105384197B - 球形氢氧化钴及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球形氢氧化钴及其制备方法，本发明的制备方法以碳酸盐与碱性溶液的混合液为底液，控制温度35‑65℃，在搅拌条件下持续加入钴盐溶液和碱性溶液，在并流加入两种溶液时保持pH值7‑9，溢流后同时加入碱性溶液，保持pH值7‑8；终点时保持溶液的pH值为11‑13；然后向反应溶液中加抗氧化剂以防止其氧化，氢氧化钴浆料经洗涤和干燥后得到较高振实密度的球形氢氧化钴产品。本发明制备得到的氢氧化钴产品，其平均粒径为5‑30微米，振实密度为1.00‑2.00g/ml。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种球形氢氧化钴及其制备方法。
背景技术
氢氧化钴是一种重要的化工原料，已应用于制造MH-Ni，锂离子等充电电池，氢氧化钴也可用于生产其他钴化合物，作干燥剂，或催化剂产品的前驱体。
市场上销售的氢氧化钴多为片状或柱状晶型颗粒(如图1)，不能满足一些客户对球形度和密度的要求。由于球形氢氧化钴的颗粒流动性极好，密度大，同时，由于球形氢氧化钴有最低的空隙度和较小的摩擦系数，与其他物料具有良好的可混性，具有很好的加工性能，从而受到大家的关注。
氢氧化钴在合成时容易形成胶状或絮状固体而难以过滤洗涤，且易被空气中的氧氧化成棕黑色的Co(OH)3，目前报导的方法中有通过加入络合剂来控制晶体生长，改善产品形貌和提高过滤性能。欧洲专利EP-A353837公开了在有氨存在下用碱液从镍液中沉淀球形氢氧化镍的方法。原则上这个方法也可以用于元素钴的，但因上述原因，使得这个方法应用起来显得很困难。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种振实密度高、球形度好的球形氢氧化钴及其制备方法。
本发明的一种球形氢氧化钴的制备方法包括以下步骤：
(1)配制浓度为50-180g/L的钴盐溶液，10-30g/L的碳酸盐溶液，100-300g/L的碱性溶液，待用；
(2)10L反应釜中加入碳酸盐溶液和碱性溶液的混合液，调整pH值为8-9，升温至35-65℃；
(3)在转速为300-1000r/min的搅拌条件下持续加入钴盐溶液和碳酸盐溶液，并流加入两种溶液时，保持pH值为7-9；
(4)待溢流后同时开启碱性溶液泵，并流加入三种溶液时，保持pH值为7-8；
(5)达到反应终点时，加入碱性溶液以调整反应液pH值至11-13，然后添加3-5g抗氧化剂；
(6)陈化1h后过滤洗涤，将滤饼在真空干燥机中100-150℃条件下烘干得到产物β-Co(OH)2。
所述钴盐溶液为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴溶液中的一种或两种以上。
所述碳酸盐溶液为碳酸钠、碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的一种或两种以上。
所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液。
所述抗氧化剂为抗坏血酸钠，联氨，没食子酸丙酯，特丁基对苯二酚中的一种或两种以上。
一种由上述方法的制备方法制得的球形氢氧化钴，其形状为球状，平均粒径为5-30微米，振实密度为1.0-2.0g/ml。
本发明的制备方法制得到的氢氧化钴产品振实密度高，球形度好。
附图说明
图1是现有技术制备氢氧化钴的扫描电镜照片；
图2是本发明的一个实施例制备得到的球形氢氧化钴的扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1
配制浓度为50g/L的硫酸钴溶液，20g/L的碳酸铵和150g/L的氢氧化钠溶液。向搅拌转速为300r/min的10L反应釜中加入去离子水、碳酸铵与氢氧化钠的混合液5L，调整pH值为8，升温至45℃。反应起始并加入钴液和碳酸铵溶液，待溢流后同时开启碱泵，并流加入三种溶液的同时保持pH值为7-8，待反应终点时，加碱将调整反应液pH值至12，添加4g抗坏血酸作保护剂。陈化1h后过滤洗涤，将滤饼在真空干燥机中100℃烘干得到产物β-Co(OH)2。
图2为制备得到的球形氢氧化钴的扫描电镜照片，得到的产物为粉红色氢氧化钴，其中钴含量为62.50％，密度为1.80g/ml，形貌球形颗粒，D50为20.5微米(如表1)。
实施例2
配制浓度为160g/L的硫酸钴溶液10L，30g/L的碳酸氨5L和100g/L的氢氧化钠溶液10L。向搅拌转速为500r/min的10L反应釜中加入5L碳酸钠与氢氧化钠的混合液，调整pH值为9，升温至65℃。反应起始并流加入钴液和碳酸铵溶液，待溢流后同时开启碱泵，并流加入三种溶液的同时保持pH值为7-8，待反应终点时，加碱将反应液pH值调整至11，添加5g联氨作保护剂。陈化1h后过滤洗涤，将滤饼在真空干燥机中100℃烘干得到产物β-Co(OH)2。
得到的产物为粉红色氢氧化钴，钴含量为62.35％，密度为2.00g/ml，形貌球形颗粒，D50为30微米(如表1)。
实施例3
配制浓度为180g/L的硫酸钴溶液10L，10g/L的碳酸氢氨5L和300g/L的氢氧化钠溶液10L。向搅拌转速为800r/min的10L反应釜中加入5L碳酸钠与氢氧化钠的混合液，调整pH值为8，升温至35℃。反应起始并流加入钴液和碳酸钠溶液，待溢流后同时开启碱泵，并流加入三种溶液的同时保持pH值为8-8.5，待反应终点时，加碱将反应液pH值调整至13，添加4g抗坏血酸作保护剂。陈化1h后过滤洗涤，将滤饼在真空干燥机中150℃烘干得到产物β-Co(OH)2。
得到的产物为粉红色氢氧化钴，钴含量为62.45％，密度为1.45g/ml，形貌球形颗粒，D50为5微米(如表1)。
实施例4
配制浓度为120g/L的硫酸钴溶液10L，10g/L的碳酸钠5L和180g/L的氢氧化钠溶液10L。向搅拌转速为1000r/min的10L反应釜中加入5L碳酸钠与氢氧化钠的混合液，调整pH值为9，升温至45℃。反应起始并流加入钴液和碳酸钠溶液，待溢流后同时开启碱泵，并流加入三种溶液的同时保持pH值为7-7.5，待反应终点时，加碱将反应液pH值调整至12，添加3g没食子酸丙酯作保护剂。陈化1h后过滤洗涤，将滤饼在真空干燥机中120℃烘干得到产物β-Co(OH)2。
得到的产物为粉红色氢氧化钴，钴含量为62.32％，密度为1.92g/ml，形貌球形颗粒，D50为28微米(如表1)。
表1
经检测分析本发明的实施例得到的氢氧化钴产品，其平均粒径为5-30微米，振实密度为1.00-2.00g/ml，本发明的制备方法能够制备得到振实密度高，球形度好，粒径大小可控的氢氧化钴产品。
显然，本发明的上述实例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种球形氢氧化钴的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)配制浓度为50-180g/L的钴盐溶液，10-30g/L的碳酸盐溶液，100-300g/L的碱性溶液，待用；
(2)10L反应釜中加入5L碳酸盐溶液和碱性溶液的混合液，调整pH值为8-9，升温至35-65℃；
(3)在转速为300-1000r/min的搅拌条件下持续加入钴盐溶液和碳酸盐溶液，并流加入两种溶液时，保持pH值为7-9；
(4)待溢流后同时开启碱性溶液泵，并流加入三种溶液时，保持pH值为7-8；
(5)达到反应终点时，加入碱性溶液以调整反应液pH值至11-13，然后添加3-5g抗氧化剂；
(6)陈化1h后过滤洗涤，将滤饼在真空干燥机中100-150℃条件下烘干得到产物β-Co(OH)2；
得到的产物为粉红色氢氧化钴，其中钴含量为62.50％或62.35％或62.45％或62.32％，振实密度为1.80g/ml或2.00g/ml或1.45g/ml或1.92g/ml；所述球形氢氧化钴平均粒径为5-30微米。
2.根据权利要求1所述的球形氢氧化钴的制备方法，其特征在于：所述钴盐溶液为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴溶液中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的球形氢氧化钴的制备方法，其特征在于：所述碳酸盐溶液为碳酸钠、碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的球形氢氧化钴的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液。
5.根据权利要求1所述的球形氢氧化钴的制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂为抗坏血酸钠，联氨，没食子酸丙酯，特丁基对苯二酚中的一种或两种以上。
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