一种氯化钴溶液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氯化钴溶液的制备方法，通过选用电子捕获剂的方法，大大提高了金属钴在酸中的溶解速度，从而实现了金属钴快速制备氯化钴溶液的目的。方法易于工业化生产、成本低廉，过程环保，产品杂质含量低，减轻了正极材料后续生产过程中的除杂负荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属锂离子电池材料
，涉及，特别是，一种快速溶解金属钴制备电池级氯化钴溶液的方法。
技术介绍
锂离子电池以其放电比容量高、安全性好、循环寿命长等优点，被广泛应用于相机、手机等便携式电子产品以及电动交通工具和大型动力电源等领域。锂离子电池的性能和价格取决于锂离子电池的正极材料，目前正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂和锰酸锂，其中由于钴酸锂工作电压高、放电平稳、比能量高、循环性能好，使其在市场上占有率最大。近年来，由于钴酸锂正极材料制备的原料品质、种类以及价格的波动，导致钴酸锂正极材料的性能及市场价值波动较大，因此稳定原料的性能成为生产性能最优、市场价值最高的钴酸锂正极材料的关键。现行钴酸锂正极材料的主要制备方法是由四氧化三钴与碳酸锂进行固相合成制得，而四氧化三钴则是由钴的化合物通过沉淀、焙烧而得，因此钴的化合物的品质成为制约正极材料稳定性的关键因素，所以钴化合物制备技术的研究开发成为钴酸锂正极材料生产研究热点之一。氯化钴的生产方法主要分为氧化钴酸溶解法和金属钴酸溶解法。目前，氯化钴的主要生产方法为在酸中溶解氧化钴，然后从溶液中结晶得到氯化钴。由于原料及氧化钴制作工艺不尽相同，导致后续产品氯化钴中杂质种类及含量不同，为钴酸锂正极材料制备增加除杂负荷，从而增加制备成本。工业生产的电解金属钴的杂质含量少，工艺统一，成为制作氯化钴的理想原料，但由于金属钴本身为氢气储存金属，在酸中溶解时产生的氢气附着在金属表面，阻碍了反应过程中电子的转移，降低了反应速率，使得其溶解速度远远小于氧化钴，以致金属钴溶剂制备氯化钴溶液的方法不被使用。因此需要一种简单的，可大大加快金属钴酸中溶解速度的方法来制备氯化钴溶液。
技术实现思路
本专利技术公开了一种由金属钴制备氯化钴溶液的制备方法。为了克服金属钴溶解反应速率慢的问题，通过选用电子捕获剂控制反应过程中的电子转移速率，并同时使氢气析出发生在金属表面，大大提高了金属钴在酸中的溶解速度，从而实现了金属钴快速制备氯化钴溶液的目的。本专利技术所公开的方法易于工业化生产、成本低廉，过程环保，产品杂质含量低，减轻了正极材料后续生产过程中的除杂负荷。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:主要包括以下步骤， 1、混合金属钴与盐酸，控制盐酸与金属钴的摩尔比的范围是0.5?3.0:1.0 ； 2、在加热并搅拌上述混合液的状态下向混合液中加入添加剂，控制添加剂与金属钴的质量比为0.006?0.1:1.0 ; 3、反应至金属钴完全溶解，得最终产物为3.(Γ4.3mol/L氯化钴溶液。上述制备方法中，步骤I中所述的金属钴可以是高纯金属钴块或钴粉。上述制备方法中，步骤I中所述的盐酸浓度为20°/Γ35%。上述制备方法中，步骤I中可以是向金属钴中加入盐酸溶液，其中加入盐酸的速度可控制在2?100ml/min范围之内。上述制备方法中，步骤2中所述加热的温度范围可以是7(T95°C。上述制备方法中，步骤2中所述搅拌的速率可以是10(T500r/min。上述制备方法中，步骤2中所述的添加剂可以是亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、硫脲、连二亚硫酸钠、次磺酰胺中的一种或几种。上述制备方法中，步骤2中所述的添加剂的加入速率范围为0.05?10ml/min。根据上述制备方法所制得的最终产物为3.(Γ4.3mol/L氯化钴溶液，其中硫酸钴的含量低于0.01%。本专利技术公布了，由金属钴直接制备氯化钴溶液，通过添加剂的使用和优良的过程控制，大大加快了钴在酸中的溶解速率，从而大大缩短了制备时间。本方法适宜于工业化生产、成本低、无污染，所制备的产物杂质含量低，是锂电正极材料制备中的优良原材料。具体实施例实施例1 首先将100g的3cm*3cm*0.5cml#金属钴片加入到金属钴溶解釜中，其次将800mL30%的盐酸以20mL/min的速度加入到溶解釜内，控制釜内温度为70°C，控制搅拌转速为300r/min。最后将次磺酰胺和硫脲的混合溶液以2mL/min的速度加入到溶解釜内。待反应完全后将溶解釜内液体过滤，所得上清液即为氯化钴溶液，测得氯化钴浓度为4.0mol/Lo实施例2 首先将400g的3cm*3cm*0.5cml#金属钴片加入到金属钴溶解釜中，其次将100mL 25%的盐酸以50mL/min的速度加入到溶解釜内，控制釜内温度为80°C，控制搅拌转速为10r/min。最后将硫代硫酸铵和亚硫酸钾的混合溶液以0.5mL/min的速度加入到溶解釜内。待反应完全后将溶解釜内液体过滤，所得上清液即为氯化钴溶液，测得氯化钴浓度为3.2mol/L0实施例3 首先将2000g的3cm*3cm*0.5cml#金属钴片加入到金属钴溶解釜中，其次将2000mL22%的盐酸以70mL/min的速度加入到溶解釜内，控制釜内温度为85 °C，控制搅拌转速为450r/min。最后将焦亚硫酸钠溶液以10mL/min的速度加入到溶解釜内。待反应完全后将溶解釜内液体过滤，所得上清液即为氯化钴溶液，测得氯化钴浓度为3.9mol/L。实施例4 首先将500g的3cm*3cm*0.5cml#金属钴片加入到金属钴溶解釜中，其次将500mL 22%的盐酸以70mL/min的速度加入到溶解釜内，控制釜内温度为85°C，控制搅拌转速为400r/min。最后将亚硫酸钾溶液以lmL/min的速度加入到溶解釜内。待反应完全后将溶解釜内液体过滤，所得上清液即为氯化钴溶液，测得氯化钴浓度为3.0mol/Lo【主权项】1.，混合金属钴与盐酸，加热搅拌下加入添加剂反应至金属钴完全溶解，得最终产物氯化钴溶液；其中，添加剂选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、硫脲、连二亚硫酸钠、次磺酰胺组成的组中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的氯化钴溶液的制备方法，其特征在于所述的盐酸浓度为.209^35%。3.根据权利要求1或2所述的氯化钴溶液的制备方法，其特征在于所述的混合金属钴与盐酸为向金属钴中以2?100ml/min的速度加入盐酸溶液。4.根据权利要求1所述的氯化钴溶液的制备方法，其特征在于所述的加热搅拌中加热的温度范围为7(T95°C ;搅拌的速率范围为10(T500r/m。5.根据权利要求1所述的氯化钴溶液的制备方法，其特征在于所述的添加剂可以按.0.05?10ml/min的速度加入混合溶液中。6.根据权利要求1所述的氯化钴溶液的制备方法，其特征在于所制得的最终产物为.3.0-4.3mol/L的氯化钴溶液。【专利摘要】本专利技术公开了，通过选用电子捕获剂的方法，大大提高了金属钴在酸中的溶解速度，从而实现了金属钴快速制备氯化钴溶液的目的。方法易于工业化生产、成本低廉，过程环保，产品杂质含量低，减轻了正极材料后续生产过程中的除杂负荷。【IPC分类】C01G51-08【公开号】CN104743614【申请号】CN201310737337【专利技术人】李珊珊, 宋顺林 【申请人】北京当升材料科技股份有限公司【公开日】2015年7月1日【申请日】2013年12月30日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氯化钴溶液的制备方法， 混合金属钴与盐酸，加热搅拌下加入添加剂反应至金属钴完全溶解，得最终产物氯化钴溶液；其中，添加剂选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、硫脲、连二亚硫酸钠、次磺酰胺组成的组中的一种或几种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李珊珊，宋顺林，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11