[发明专利]一种液相合成制备纯相四氧化三钴的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于四氧化三钴的生产方法，具体说是一种液相制备纯相四氧化三钴生成的方法。

背景技术

锂离子电池作为一代电池体系，具有高比能量、高比功率、无记忆、自放电率低等特点，是移动电子设备、电动汽车以及国防军工等高技术应用领域的理想电源。近年来随着通讯和交通事业的迅猛发展，作为生产锂电池的正极材料钴酸锂，其市场需求在不断增加，而四氧化三钴作为钴酸锂的关键原材料，市场需求也增加迅速。高振实、高活性、纯相四氧化三钴是生产高品质钴酸锂的必要条件；目前市面上的四氧化三钴主要是通过钴盐与碳铵或液碱液相合成生产中间品，再通过高温烧结、粉碎后制备四氧化三钴，存在工艺流程长、能耗高、高温烧结使产品活性降低等缺点。现有专利号为200910099751.2的电池级高安全性球形四氧化三钴的制备方法，采用钴盐溶液、氢氧化钠并流通反应釜后，通氧化剂氧化制备四氧化三钴，钴盐溶液与氢氧化钠首先反应生成氢氧化钴，在通氧化剂前会形成沉淀，即便通入的氧化剂能氧化部分沉淀表层，但反应生成物大部分仍为氢氧化钴，无法直接制备四氧化三钴，不符合生产要求。

发明内容

本发明采用液相合成直接制备纯相四氧化三钴，低温烘干后得产品，具有高振实≥2.8g/㎝3、高活性BET≥1.5m2/g、磁性物低≤50ppb纯相四氧化三钴的特点，工艺流程简单，大大降低能耗。

本发明采用的技术方案是：一种液相合成制备纯相四氧化三钴的生产方法，采用反应釜包括反应釜体、空气进料管、钴液进料管、碱液进料管和搅拌桨，反应釜体上设有溢流口，空气进料管、钴液进料管和碱液进料管呈平行于反应釜体轴线升降调节伸入反应釜体内，空气进料管、钴液进料管和碱液进料管距离反应釜体内壁5-50厘米，钴液进料管的下管口和碱液进料管的下管口高于空气进料管的下管口，空气进料管、钴液进料管和碱液进料管三管的下管口形成的平面与水平面呈0-60度夹角，空气进料管、钴液进料管和碱液进料管三管在水平面上投影为正三角形，正三角形边长为反应釜直径的0.5-0.8；搅拌桨的高度处于空气进料管、钴液进料管和碱液进料管三管的下管口中最高和最低的管口水平面之间，搅拌桨桨叶长度与反应釜半径的0.35-0.45，钴液进料管的下管口位于搅拌桨之上0-25cm，碱液进料管的下管口位于搅拌桨之上0-40cm，空气进料管位于搅拌桨之下0-60cm；生产步骤为：a.氯化钴溶液深度除油处理，按比例加入络合剂配置成钴溶液，钴溶液钴含量130±5g/L，添加剂按照钴金属重量的1.0%-4.0%加入；b.钴溶液、液碱和空气分别经钴液进料管、碱液进料管和空气进料管通入在反应釜中进行反应，液碱浓度10±1mol/L，反应过程中控制温度60-80℃，PH值9.7-10.4之间，氯化钴流量220-300L/h，液碱流量根据PH调节，空气流量15-21m³/h，连续反应；c.实时监测氯化钴氧化情况，氧化不足时，缩短三进料管正三角形边长距离和/或缩小三进料管下管口面与水平面夹角大小，过氧化时，扩大三进料管正三角形边长距离和/或增大三进料管下管口面与水平面夹角大小，控制氧化生成纯相四氧化三钴；d.纯相四氧化三钴在反应釜内沉淀后离心洗涤、烘干得成品四氧化三钴。

进一步地，所述络合剂为乙二胺四乙酸。

氯化钴的氧化反应如下：

CoCl₂+NaOH→Co(OH)₂+NaCl①

6CoCl₂+12NaOH+O₂→2Co₃O₄+12NaCl+6H₂0②

CoCl₂+NaOH+O₂→CoOOH+NaCl+H₂0③