[发明专利]一种大粒度四氧化三钴的制备方法

说明书

本发明公开一种大粒度四氧化三钴的制备方法，以一定浓度的钴溶液为钴源，碳酸钠溶液为沉淀剂，氨水溶液为络合剂，水合肼溶液为还原剂，通过降低合成初期晶核生成数量等方式在最短时间内湿法合成出粒度为20～30µm的碳酸钴；合成结束后在一定的pH值条件下，利用一定溶度的双氧水溶液将合成产物氧化成羟基氧化钴，然后将混合物洗涤、干燥、在一定条件下煅烧，得到大粒度四氧化三钴产品。利用此工艺，能够在短时间内制备出激光粒度在15～25µm，振实密度大于2.0g/cm³，比表面积1.0～3.0m²/g的球形或类球形四氧化三钴产品。

技术领域

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于制备锂离子电池正极材料钴酸锂的大粒度四氧化三钴制备方法。

背景技术

钴酸锂为正极材料所制备的锂离子电池具有重量轻、容量大、比能量高、工作电压高、放电平稳、适合大电流放电、循环性能好、寿命长等特点，主要应用于3C数码领域。

钴酸锂正朝着高电压、高压实、高循环性能的方向发展，对原材料四氧化三钴的要求越来越高。Co₃O₄是一种具有特殊结构和性能的功能材料，常规粒度（5-10微米）的Co₃O₄市场已经面临逐步萎缩的现状，大粒度Co₃O₄的市场需求逐步凸显。研究如何制备高性能大粒度四氧化三钴已经成为热点。

中国发明专利CN201510881580.4，公开了“一种大粒径高密度球形四氧化三钴的制备方法”，具体制作方法是在碳酸钴合成阶段通过多次循环结晶制得的碳酸钴，通过分段式热分解，在低温预分解阶段使碳酸钴局部分解，形成微孔通道，在高温热分解阶段，颗粒表面致密化，从而制备得到大粒径高密度球形四氧化三钴。此专利在碳酸钴合成阶段需要多次循环结晶，过程繁琐，不利于工业化生产。中国发明专利CN201210401514.9，公开了“一种制备大粒径球形四氧化三钴的方法及装置”，具体是在制备预定粒径的四氧化三钴时测试出料口处四氧化三钴颗粒的粒度，若其粒度小于四氧化三钴的预定生产粒径，则将出料口中的悬浮液重新通入反应装置中继续反应，直至所述反应装置出料口处的四氧化三钴粒度不小于预定生产粒径时，将所述悬浮液通入到压滤机中过滤得到球形四氧化三钴，此专利所采用的沉淀剂为氢氧化物，与本专利申请不同，且需反复将悬浮液重新通入反应装置中继续反应，过程繁琐。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种生产过程简单易控的大粒度四氧化三钴的制备方法。

本发明的技术方案：一种大粒度四氧化三钴的制备方法，该方法的特征在于具体步骤：

a、配制A溶液

以钴盐为原料，配制钴浓度为1～2mol/L的钴溶液为A溶液；

b、配制B溶液

配制浓度为1～2mol/L的碳酸钠溶液为B溶液，且B溶液中碳酸钠摩尔浓度与A溶液中钴摩尔浓度相同；

c、配制C溶液

配制浓度为5～10mol/L的氨水溶液，且每升氨水溶液中添加5～20ml质量含量为30%的水合肼溶液为C溶液；

d、配制D溶液

配制浓度为5～10mol/L的双氧水溶液为D溶液；

e、配制E溶液

配制浓度为2～6mol/L的氢氧化钠溶液为E溶液；

f、合成反应

合成反应开始时，同时将A溶液、B溶液、C溶液并流加入反应釜中，在搅拌下进行碳酸钴合成反应，反应过程中严格控制反应釜中溶液氨浓度、反应温度、A溶液与B溶液的流速、搅拌强度和反应时间；