一种掺杂球形四氧化三钴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂球形四氧化三钴的制备方法，包括步骤：1）制备掺杂混合溶液，将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液；2）配置氢氧化物溶液；3）入料，将所述掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内，并不断进行搅拌使其反应，制备出掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液；4）过滤，将所述掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液进行过滤，制得掺杂球形四氧化三钴半成品；5）洗涤烘干，将所述掺杂球形四氧化三钴半成品经过洗涤烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴。该方法可以有效提高掺杂球形四氧化三钴的纯度，并且可以有效提高钴酸锂的比容量，最终使得电池的电化学性能得以提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括步骤：1）制备掺杂混合溶液，将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液；2）配置氢氧化物溶液；3）入料，将所述掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内，并不断进行搅拌使其反应，制备出掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液；4）过滤，将所述掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液进行过滤，制得掺杂球形四氧化三钴半成品；5）洗涤烘干，将所述掺杂球形四氧化三钴半成品经过洗涤烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴。该方法可以有效提高掺杂球形四氧化三钴的纯度，并且可以有效提高钴酸锂的比容量，最终使得电池的电化学性能得以提高。【专利说明】
本专利技术涉及电池制备
，特别涉及一种掺杂金属元素球形四氧化三钴的制备方法。
技术介绍
锂离子电池是一种新型的能源，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。锂离子电池行业的快速发展带动了其正极材料如钴酸锂等钴系正极材料的发展，因此对锂离子电池的钴系正极材料的需求也大幅增长。四氧化三钴是锂离子电池正极材料钴酸锂的原料，目前四氧化三钴的制备一般是通过在反应釜中采用钴盐与氢氧化物制备出氢氧化钴颗粒，然后通过在煅烧炉中通过煅烧使氢氧化钴颗粒与空气中的氧气反应制得球形四氧化三钴。但是由于在煅烧阶段，氢氧化钴颗粒与通入的空气是相对静止的，表面物料和内部物料与空气的接触程度不同，因而会出现氧化不均匀的现象，表面物料容易形成四氧化三钴，而内部物料容易出现氧化不完全的情况，甚至会出现部分氢氧化钴颗粒仍未转变成为氧化钴，使得最终制备的球形四氧化三钴的纯度较低，目前的成品四氧化三钴的纯度一般平均为95%左右，最高不超过98%，制成的钴酸锂的比容量仅在145mAh/g左右，制成的电池的容量较小。由于四氧化三钴的纯度将直接影响到钴酸锂的比容量的大小，并最终影响电池容量的大小，因而如何能够尽量减少四氧化三钴中氢氧化钴的含量，提高四氧化三钴的纯度是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以解决目前四氧化三钴制备方法所制备出的四氧化三钴纯度较低，影响电池的电化学性能的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的掺杂球形四氧化三钴的制备方法包括以下步骤:I)制备掺杂混合溶液，将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液；2)配置氢氧化物溶液；3)入料，将所述掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内，并不断进行搅拌使其反应5-20小时，制备出掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液；4)过滤，将所述掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液进行过滤，制得掺杂球形四氧化三钻半成品；5 )洗涤烘干，将所述掺杂球形四氧化三钴半成品经过洗涤烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴。优选的，在所述步骤5)之后还包括步骤:6)煅烧，将所述成品四氧化三钴在温度为300_900°C的煅烧炉中进行2_20小时的煅烧。优选的，所述步骤I)中的钴盐为硫酸钴或氯化钴中的一种或两种的混合，且所述掺杂混合溶液中的钴浓度为60-120g/L。优选的，所述步骤2)中的氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种的混合且所述氢氧化物溶液中的0H_的浓度为8-llmol/L。优选的，所述步骤3)中的PH值控制范围为8-12，反应温度为30_80°C，搅拌速度为 100_300rpm。优选的，所述掺杂元素为Mg、Al、T1、Mn、Cu、Cr、Zr、Nb中的一种或者几种的混合物，且掺杂兀素尚子的含量为0.3-0.55g/L。由以上技术方案可以看出本专利技术中直接将含有钴离子的掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及过量的空气同时通入到反应装置内进行反应，并且不断对反应装置内的物料进行搅拌，使物料在反应装置内直接反应生成均匀的掺杂球形四氧化三钴颗粒，然后通过过滤、洗涤和烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴，这就有避免了现有技术中因氢氧化钴氧化不完全而带来的球形四氧化三钴纯度较低的问题，从而有效提高了掺杂四氧化三钴的纯度，并最终使得由此制成的电池电化学性能得以提高。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例所提供的掺杂球形四氧化三钴的制备方法的流程图。【具体实施方式】本专利技术核心目的是提供，该方法是通过将含有掺杂元素离子和钴离子的掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内直接生成掺杂球形四氧化三钴，从而有效解决目前制备方法中对氢氧化钴氧化不完全而导致的四氧化三钴纯度较低的问题。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请参考图1，图1为本专利技术实施例所提供的掺杂球形四氧化三钴的制备方法的流程图。本专利技术所提供的掺杂球形四氧化三钴制备方法主要解决目前四氧化三钴制备方法中对氢氧化钴氧化不完全而造成的四氧化三钴纯度不高的问题，该制备方法包括以下步骤:SI)制备掺杂混合溶液:将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内并搅拌均匀后配置成掺杂混合溶液待用；S2)配置氢氧化物溶液:将选取好的氢氧化物配置成为氢氧化物溶液待用；上述步骤SI)和步骤S2 )中的溶剂可以选用自来水，为了进一步优化方案，上述步骤中的溶剂优选的采用去离子水。 S3)入料: 本法明中的入料方式为并流入料，具体的，将上述配置好的掺杂混合溶液氢氧化物溶液以及过量的空气同时并流通入到已经调整好搅拌速度、反应温度、以及PH值的反应釜中进行反应，经过5-20小时左右的搅拌，反应釜内的混合物料反应生成四氧化三钴悬浮溶液，其反应原理为:Co2++20r=Co (OH)26Co (OH) 2+02=2Co304+6H20由反应原理可以看出，空气中对本反应有贡献的气体为氧气，因而上述方案中的空气可以换为纯净的氧气或者其他含有氧气并且除氧气之外的气体不影响上述反应的混合气体，当然，气体的通入量应根据化学反应中的物料比例关系进行确定。S4)过滤:将掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液通入到过滤器内进行过滤，得到固掺杂球形四氧化三钴半成品，为了使过滤得到的掺杂球形四氧化三钴所含的水分尽量少，可以采用压滤机对四氧化三钴悬浮溶液进行压滤；S5)洗涤烘干:将上述掺杂球形四氧化三钴半成品进行洗涤去除杂质，然后在200°C -300°C范围内采用蒸汽吹干或烘干，使水分蒸发，最终制得成品掺杂球形四氧化三钴，洗涤过程中优选的采用去离子水最为洗 涤液，为了进一步优化洗涤效果，还可以在去离子水中加入少量碳酸铵以尽可能的除去钠离子。由上述方案中可以看出，在入料阶段是直接将含有钴离子的掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内进行反应，并且不断对反应装置内的物料进行搅拌，使物料在反应装置内直接反应生成均匀的四氧化三钴颗粒，然后通过过滤、洗涤和烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴，由于该种制备方法中省略了由氢氧化钴煅烧生成四氧化三钴的步骤，而是直接制在反应釜中制得了掺杂球形四氧化三钴，这就有避免了现有技术中因氢氧化钴氧化不完全而带来的球形四氧化三钴纯度较低的问题，从而有效提高了掺杂四氧化三钴的纯度，并最终使得由此制成的电池电化学性能得以提高。为了进一步优化上述技术方案，本实施例中还在步骤S5)之后增加了步骤:S6)将上述成品掺杂球形四氧化三钴放置在煅烧炉中进行煅烧，煅烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂球形四氧化三钴的制备方法，其特征在于，包括步骤：1）制备掺杂混合溶液，将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液；2）配置氢氧化物溶液；3）入料，将所述掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及过量的空气同时通入到反应装置内，并不断进行搅拌使其反应5‑20小时，制备出掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液；4）过滤，将所述掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液进行过滤，制得掺杂球形四氧化三钴半成品；5）洗涤烘干，将所述掺杂球形四氧化三钴半成品经过洗涤烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆益展，沈恒冠，蔡运和，朱珠，戚洪亮，
申请(专利权)人：宁波科博特钴镍有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33