[发明专利]一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到锂电池材料制备领域，具体涉及一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法。

背景技术

氢氧化钴是一种重要的锂电池正极材料的前驱体，用于生产钴酸锂正极锂电池材料。随着我国经济社会的快速发展，绿色能源受到人们的亲赖，电池行业持续高速发展，加之氢氧化钴的应用领域不断拓展，市场的需求也越来越大。

目前现行的氢氧化钴制备的方法有碱液沉淀法、沉淀转化法等。如H.C.施塔克公司的发明专利CN1190947公开了采用沉淀转化法制备大粒径氢氧化钴，首先用钴盐与碳酸盐或碳酸氢盐形成碱式碳酸钴，洗涤干燥后将碱式碳酸钴打浆，然后与NaOH溶液混合，洗涤后产品需真空低温干燥。此的方法生产工序长，干燥条件苛刻，不利于工业化生产。故现有技术存在的问题有：1.氢氧化钴的粒度分布太宽。2.氢氧化钴的球形度不好。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明的目的在于提供一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法。本方法制备的氢氧化钴的粒度分布窄，氢氧化钴的球形度好。

本发明采用的技术方案如下：

一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

1）均相沉淀制备晶核。将纯净的钴溶液加入尿素溶液，在80-99℃反应2-10小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核；

2）络合沉淀。将均相沉淀制备出的氢氧化钴晶核浆化，然后与纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂并流加入反应釜内，反应过程的pH8-12.5，反应温度30-90℃，反应停留时间5-20小时，搅拌转速300-800r/min，溢流出料；

3）碱洗。将溢流出料过滤，将固体氢氧化钴加入0.5-3mol/l的氢氧化钠溶液浸泡0.5-2小时，浸泡温度40-70℃，然后将浸泡后的浆料过滤；

4）后处理。将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH6-9，电导率＜80us/cm，洗涤水的温度为40-70℃，洗涤后的物料烘干，烘干至水分＜1.0%，然后过200-300目筛子，再经过混料、除铁后包装。

所述步骤1中尿素的浓度为1-3mol/l，钴与尿素的摩尔比为1：2.5-5，钴溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液、醋酸钴溶液中的至少一种，钴溶液的浓度为1-3mol/l。

所述步骤2中氢氧化钴晶核浆化的固体浓度为质量分数10-30%，氢氧化钴晶核浆料、纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂的体积流量比为1:3-6:1-3:0.5-1.5:0.1-0.3，钴溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液、醋酸钴溶液中的至少一种，钴溶液的浓度为1-3mol/l，氢氧化钠溶液的浓度为5-10mol/l，络合剂的浓度为8-10mol/l，络合剂为氨、EDTA、酒石酸钠中的至少一种，还原剂浓度为1-3mol/l，还原剂为水合肼、抗坏血酸、葡萄糖、甲醛、乙二醇中的至少一种。

所述步骤3中氢氧化钴与氢氧化钠溶液的质量比为1:5-10。

所述步骤4中烘干温度为80-160℃。

本发明的原理如下：

由于尿素在水溶液中，能够在高温条件下缓慢分解成二氧化碳和氨，二氧化碳难以溶解于水而逸出水面，氨由于在水中的溶解度较大而溶解在水中，从而形成氨溶液，而氨溶液会电离出氢氧根离子，从而使得钴离子沉淀得到氢氧化钴，由于可通过控制温度和升温速度来控制尿素溶液的分解，从而间接控制了钴离子的沉淀速度，且由于尿素在尿素溶液中均匀分布，钴离子在溶液中也均匀分布，则产生的氨电离出的氢氧根也在溶液中均匀分布，避免了局部过浓现象，使得钴的沉淀物粒度分布更均匀，且为球形，其发生的化学反应方程式如下：

然后，将得到的均匀的氢氧化钴球型颗粒，浆化进入反应釜内，其为大颗粒氢氧化钴的晶核，新生成的氢氧化钴将依附在均匀的氢氧化钴球型颗粒上生长，而避免了新生成的氢氧化钴晶核导致的氢氧化钴颗粒不均匀的情况。加入还原剂避免了三价钴的生成从而导致的氢氧化钴的晶体不完整。同时控制停留时间，得到的氢氧化钴的平均粒径在15-20um之间。

本发明的有益效果是：本方法制备的氢氧化钴的粒度分布窄，氢氧化钴的球形度好。

具体实施方式

实施例1