一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法，其包括以下步骤：1）均相沉淀制备晶核；2）络合沉淀；3）碱洗；4）后处理。采用均相沉淀制备出粒度分布均匀的氢氧化钴晶核，再加入反应釜内通过络合沉淀制备大颗粒氢氧化钴。本发明专利技术于提供的一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法，制备的氢氧化钴的粒度分布窄，氢氧化钴的球形度好。

【技术实现步骤摘要】
一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法
本专利技术涉及到锂电池材料制备领域，具体涉及一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法。
技术介绍
氢氧化钴是一种重要的锂电池正极材料的前驱体，用于生产钴酸锂正极锂电池材料。随着我国经济社会的快速发展，绿色能源受到人们的亲赖，电池行业持续高速发展，加之氢氧化钴的应用领域不断拓展，市场的需求也越来越大。目前现行的氢氧化钴制备的方法有碱液沉淀法、沉淀转化法等。如H.C.施塔克公司的专利技术专利CN1190947公开了采用沉淀转化法制备大粒径氢氧化钴，首先用钴盐与碳酸盐或碳酸氢盐形成碱式碳酸钴，洗涤干燥后将碱式碳酸钴打浆，然后与NaOH溶液混合，洗涤后产品需真空低温干燥。此的方法生产工序长，干燥条件苛刻，不利于工业化生产。故现有技术存在的问题有：1.氢氧化钴的粒度分布太宽。2.氢氧化钴的球形度不好。
技术实现思路
针对以上存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法。本方法制备的氢氧化钴的粒度分布窄，氢氧化钴的球形度好。本专利技术采用的技术方案如下：一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：1）均相沉淀制备晶核。将纯净的钴溶液加入尿素溶液，在80-99℃反应2-10小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核；2）络合沉淀。将均相沉淀制备出的氢氧化钴晶核浆化，然后与纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂并流加入反应釜内，反应过程的pH8-12.5，反应温度30-90℃，反应停留时间5-20小时，搅拌转速300-800r/min，溢流出料；3）碱洗。将溢流出料过滤，将固体氢氧化钴加入0.5-3mol/l的氢氧化钠溶液浸泡0.5-2小时，浸泡温度40-70℃，然后将浸泡后的浆料过滤；4）后处理。将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH6-9，电导率＜80us/cm，洗涤水的温度为40-70℃，洗涤后的物料烘干，烘干至水分＜1.0%，然后过200-300目筛子，再经过混料、除铁后包装。所述步骤1中尿素的浓度为1-3mol/l，钴与尿素的摩尔比为1：2.5-5，钴溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液、醋酸钴溶液中的至少一种，钴溶液的浓度为1-3mol/l。所述步骤2中氢氧化钴晶核浆化的固体浓度为质量分数10-30%，氢氧化钴晶核浆料、纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂的体积流量比为1:3-6:1-3:0.5-1.5:0.1-0.3，钴溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液、醋酸钴溶液中的至少一种，钴溶液的浓度为1-3mol/l，氢氧化钠溶液的浓度为5-10mol/l，络合剂的浓度为8-10mol/l，络合剂为氨、EDTA、酒石酸钠中的至少一种，还原剂浓度为1-3mol/l，还原剂为水合肼、抗坏血酸、葡萄糖、甲醛、乙二醇中的至少一种。所述步骤3中氢氧化钴与氢氧化钠溶液的质量比为1:5-10。所述步骤4中烘干温度为80-160℃。本专利技术的原理如下：由于尿素在水溶液中，能够在高温条件下缓慢分解成二氧化碳和氨，二氧化碳难以溶解于水而逸出水面，氨由于在水中的溶解度较大而溶解在水中，从而形成氨溶液，而氨溶液会电离出氢氧根离子，从而使得钴离子沉淀得到氢氧化钴，由于可通过控制温度和升温速度来控制尿素溶液的分解，从而间接控制了钴离子的沉淀速度，且由于尿素在尿素溶液中均匀分布，钴离子在溶液中也均匀分布，则产生的氨电离出的氢氧根也在溶液中均匀分布，避免了局部过浓现象，使得钴的沉淀物粒度分布更均匀，且为球形，其发生的化学反应方程式如下：然后，将得到的均匀的氢氧化钴球型颗粒，浆化进入反应釜内，其为大颗粒氢氧化钴的晶核，新生成的氢氧化钴将依附在均匀的氢氧化钴球型颗粒上生长，而避免了新生成的氢氧化钴晶核导致的氢氧化钴颗粒不均匀的情况。加入还原剂避免了三价钴的生成从而导致的氢氧化钴的晶体不完整。同时控制停留时间，得到的氢氧化钴的平均粒径在15-20um之间。本专利技术的有益效果是：本方法制备的氢氧化钴的粒度分布窄，氢氧化钴的球形度好。具体实施方式实施例11）均相沉淀制备晶核。将纯净的钴溶液加入尿素溶液，尿素的浓度为2mol/l，钴与尿素的摩尔比为1：3，钴溶液为硫酸钴溶液，钴溶液的浓度为2mol/l，在85℃反应6小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核；2）络合沉淀。将均相沉淀制备出的氢氧化钴晶核浆化，然后与纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂并流加入反应釜内，氢氧化钴晶核浆化的固体浓度为质量分数15%，氢氧化钴晶核浆料、纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂的体积流量比为1:4:2:1:0.15，钴溶液为硫酸钴溶液，钴溶液的浓度为2mol/l，氢氧化钠溶液的浓度为8mol/l，络合剂的浓度为8.5mol/l，络合剂为氨，还原剂浓度为2mol/l，还原剂为水合肼。反应过程的pH10，反应温度55℃，反应停留时间10小时，搅拌转速700r/min，溢流出料；3）碱洗。将溢流出料过滤，将固体氢氧化钴加入2.5mol/l的氢氧化钠溶液浸泡1小时，浸泡温度55℃，氢氧化钴与氢氧化钠溶液的质量比为1:6.5。然后将浸泡后的浆料过滤；4）后处理。将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH7.5，电导率75us/cm，洗涤水的温度为60℃，洗涤后的物料烘干，烘干温度为120℃，烘干至水分0.85%，然后过250目筛子，再经过混料、除铁后包装。最终得到的大颗粒氢氧化钴指标如下：指标D50(D90-D10)/D50SO42-FeCu数值16.7um0.850.054%0.0012%0.0008%实施例21）均相沉淀制备晶核。将纯净的钴溶液加入尿素溶液，尿素的浓度为3mol/l，钴与尿素的摩尔比为1：3，钴溶液为硫酸钴溶液，钴溶液的浓度为2mol/l，在85℃反应5小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核；2）络合沉淀。将均相沉淀制备出的氢氧化钴晶核浆化，然后与纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂并流加入反应釜内，氢氧化钴晶核浆化的固体浓度为质量分数15%，氢氧化钴晶核浆料、纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂的体积流量比为1:4.5:2:1:0.1，钴溶液为硫酸钴溶液，钴溶液的浓度为2mol/l，氢氧化钠溶液的浓度为9.5mol/l，络合剂的浓度为8.5mol/l，络合剂为氨，还原剂浓度为2mol/l，还原剂为抗坏血酸。反应过程的pH10，反应温度55℃，反应停留时间8小时，搅拌转速500r/min，溢流出料；3）碱洗。将溢流出料过滤，将固体氢氧化钴加入2.5mol/l的氢氧化钠溶液浸泡1小时，浸泡温度60℃，氢氧化钴与氢氧化钠溶液的质量比为1:6.5。然后将浸泡后的浆料过滤；4）后处理。将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH8.3，电导率75us/cm，洗涤水的温度为60℃，洗涤后的物料烘干，烘干温度为140℃，烘干至水分0.75%，然后过200目筛子，再经过混料、除铁后包装。最终得到的大颗粒氢氧化钴指标如下：指标D50(D90-D10)/D50SO42-FeCu数值17.5um0.840.057%0.0010%0.0010%实施例31）均相沉淀制备晶核。将纯净的钴溶液加入尿素溶液，尿素的浓度为2mol/l，钴与尿素的摩尔比为1：4，钴溶液为硫酸钴溶液，钴溶液的浓度为1.85mol/l，在8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：1）均相沉淀制备晶核将纯净的钴溶液加入尿素溶液，在80‑99℃反应2‑10小时，得到氢氧化钴沉淀做/‑晶核；2）络合沉淀将均相沉淀制备出的氢氧化钴晶核浆化，然后与纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂并流加入反应釜内，反应过程的pH8‑12.5，反应温度30‑90℃，反应停留时间5‑20小时，搅拌转速300‑800r/min，溢流出料；3）碱洗将溢流出料过滤，将固体氢氧化钴加入0.5‑3mol/l的氢氧化钠溶液浸泡0.5‑2小时，浸泡温度40‑70℃，然后将浸泡后的浆料过滤；4）后处理将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH6‑9，电导率＜80us/cm，洗涤水的温度为40‑70℃，洗涤后的物料烘干，烘干至水分＜1.0%，然后过200‑300目筛子，再经过混料、除铁后包装。

【技术特征摘要】
1.一种大颗粒氢氧化钴电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：1）均相沉淀制备晶核将纯净的钴溶液加入尿素溶液，在80-99℃反应2-10小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核；2）络合沉淀将均相沉淀制备出的氢氧化钴晶核浆化，然后与纯净的钴溶液、氢氧化钠溶液、络合剂、还原剂并流加入反应釜内，反应过程的pH8-12.5，反应温度30-90℃，反应停留时间5-20小时，搅拌转速300-800r/min，溢流出料；3）碱洗将溢流出料过滤，将固体氢氧化钴加入0.5-3mol/l的氢氧化钠溶液浸泡0.5-2小时，浸泡温度40-70℃，然后将浸泡后的浆料过滤；4）后处理将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH6-9，电导率＜80us/cm，洗涤水的温度为40-70℃，洗涤后的物料烘干，烘干至水分＜1.0%，然后过200-300目筛子，再经过混...

【专利技术属性】
技术研发人员：董亚伦，
申请(专利权)人：董亚伦，
类型：发明
国别省市：湖北;42