[发明专利]低钠四氧化三钴的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种低钠四氧化三钴的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点备受青睐，近年来，随着小型可移动电池需求的进一步增长，为锂离子电池工业的发展创造了良好的机遇。正极材料是锂离子电池的核心和关键。其中LiCoO₂结构稳定、比容量高、综合性能突出，具有良好的电化学性能，是目前商业化锂离子电池普遍采用的正极材料。

目前采取氢氧化物沉淀方法生产的四氧化三钴电池材料前驱体中的Na⁺含量一般在100-300ppm左右。Na⁺含量过高，容易造成四氧化三钴前驱体流动性差，用于电池正极材料后会增加电池的内阻。氨水或铵盐沉淀法生产四氧化三钴虽然产品中Na⁺含量低，产品质量较好，但产生大量的氨氮废水，生产成本高，且对环境的污染严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种低钠四氧化三钴的制备方法，以降低颗粒之间Na⁺的夹杂，获得颗粒分布均匀，流动性好且Na⁺质量浓度低的低钠四氧化三钴材料。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种低钠四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：

准备步骤，将钴盐与络合剂混合进行络合反应得到钴盐络合物溶液；

反应步骤，将钴盐络合物溶液、氢氧化钠溶液以及空气在搅拌条件下通入反应装置内进行充分反应，反应温度为85~95℃，pH为9.2~9.8，反应结束后将获得的沉淀物经离心洗涤和干燥获得低钠四氧化三钴。

进一步地，准备步骤中，所述钴盐为氯化钴或者硫酸钴，所述络合剂选自EDTA、二乙醇胺、三乙醇胺和DTPA中的至少一种。

进一步地，在反应步骤中，反应温度为85~95℃，pH为9.2~9.8，反应时间为5~20h，搅拌速度为180~215r/min。

进一步地，所述准备步骤还包括将氢氧化钠溶于水而获得氢氧化钠溶液，并控制氢氧化钠的质量百分比为25-32%。

进一步地，在准备步骤中，钴盐浓度为30~150g/L，络合剂的加入量为钴离子总质量的1~6%。

进一步地，在反应步骤中，所述离心洗涤为用90℃以上的热水离心洗涤5次以上。

进一步地，在反应步骤中，所述干燥的温度为70~100℃，干燥时间为2~8h。

进一步地，所述低钠四氧化三钴中钠离子质量浓度低于100ppm。

进一步地，在反应步骤中，所述钴盐络合物溶液的流量大小为120~200L/h；空气通入量为15~35 m³/h。

更进一步地，在反应步骤中，首先向反应装置中加入纯水和EDTA混匀，并升温至85~95℃。

本发明具有如下有益效果：本发明采用高温、低pH的方法制备四氧化三钴电池材料前驱体，形成的前驱体的一次颗粒较大，可以有效降低颗粒之间Na⁺的夹杂，有效降低了Na⁺含量；如配合强化洗涤，还可进一步降低残留在颗粒表面的Na⁺含量。此外，本发明所述方法得到的四氧化三钴电池材料前驱体形貌规整，产率高。

附图说明

图1为本发明低钠四氧化三钴制备方法的流程图。

图2为实施例1制得的四氧化三钴的表面形貌示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种低钠四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：

a）配制钴盐-络合剂钴盐络合物溶液：将钴盐与络合剂混合得到钴盐浓度为30~150g/L的钴盐络合物溶液，其中络合剂的加入量优选为钴离子总质量的1~6%；所述钴盐可采用氯化钴或者硫酸钴，优选采用氯化钴；所述络合剂可选用EDTA（即：四乙酸二氨基乙烷）、二乙醇胺、三乙醇胺、DTPA（二乙烯三胺五羧酸盐）中的至少一种，优选采用EDTA。

b）配制氢氧化钠溶液：将氢氧化钠配制为质量百分比为25~32%的氢氧化钠溶液。