[发明专利]一种小粒度高掺量铌钨钽四氧化三钴的制备方法

说明书

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于制备高电压钴酸锂的小粒度高掺量铌钨钽四氧化三钴制备方法。本发明的制备过程包括配液、铌钨钽晶核制备、合成反应、陈化、过滤、洗涤、干燥和煅烧。本发明通过合成开始阶段使用高浓度钴溶液，并随着合成时间的增加，降低合成钴溶液的浓度，增加了合成反应开始阶段氢氧化钴晶核生成数量，有利于抑制氢氧化钴的生长速度，能够制备出结晶致密的氢氧化钴。

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高电压钴酸锂的小粒度高掺量铌钨钽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（6-10微米）的Co₃O₄市场已经面临逐步萎缩的现状，小粒度掺铌钨钽Co₃O₄的市场需求逐步凸显。研究如何制备高性能小粒度高掺量铌钨钽四氧化三钴已经成为热点。

中国发明专利CN200910010296.4，公开了“一种超细四氧化三钴的制造方法”，具体制作方法是将过量的高纯钴片放入反应釜内，将纯水与硝酸体积比为3∶1的硝酸水溶液缓慢加入反应釜，反应终点pH为4～5，同时调钴液比重为1.5～1.54，陈化后，热过滤而制得硝酸钴溶液。以0.25Kg/L比例配比成碳酸氢铵悬浊液，使温度保持至40～50℃。将硝酸钴溶液与碳酸氢铵悬浊液按1∶2的体积比搅拌合成碳酸钴液浆，制成干粉碳酸钴，干燥方法是先经过压滤机将其固液分离，滤饼为碳酸钴膏，将其放入真空干燥机干燥成干粉，进入煅烧炉培烧5～6小时。利用本方法产生的四氧化三钴粒度可以≤1.5微米。此专利所采用的小粒度四氧化三钴制备方法，过程繁琐，与本申请专利明显不同。中国发明专利CN200810110753.2，公开了“一种掺杂四氧化三钴的制备方法”，具体是将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液，与含有氨水的氢氧化物溶液同时通入到反应装置内使其反应,再经过洗涤、干燥、煅烧制备出掺杂球形四氧化三钴。此两种制备方法的掺杂元素与本申请所采用掺杂元素和掺杂元素溶解剂均不同，且掺杂四氧化三钴制备方法与本申请所制备掺铌钨钽四氧化三钴制备方法明显不同。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是提供一种生产过程简单易控的小粒度高掺量铌钨钽四氧化三钴的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种小粒度高掺量铌钨钽四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：

a、配液

以钴盐为原料，配制钴浓度为20-40g/L的钴溶液为A溶液；配置10m³钴浓度为140-160g/L的钴溶液为B溶液；配制体积比为0.05-0.1:1的氢氧化钠溶液与添加有水合肼溶液的氨水溶液的混合液为C溶液，其中，氢氧化钠溶液浓度为200-300g/L，氨水溶液浓度为180g/L，每升氨水溶液中添加10-20ml质量浓度为80%的水合肼溶液；以铌钨钽氯化物为原料，配置铌钨钽浓度为9.86-19.73g/L的铌钨钽乙醇溶液为D溶液；

b、铌钨钽晶核制备

将D溶液和C溶液并流加入反应釜中进行铌钨钽晶核的制备，D溶液并流流量为250L/h，控制反应pH值为8.8-9.0，反应温度为70-75℃，搅拌强度为300-320转/分钟，反应时间为2h。

c、合成反应