一种高压实四氧化三钴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压实四氧化三钴的制备方法，属于新能源电池材料技术领域。将电池级氯化钴加水溶解，得到钴溶液，然后配制磷酸二氢铵溶液和氨水溶液，配制氨水底液，将钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液対加到氨水底液中，加料完毕继续陈化反应30‑60min，然后过滤，得到滤液和滤渣；将滤渣洗涤，然后将洗涤后的滤渣经过烘干后气流粉碎，粉碎料经过筛分后除铁得到磷酸钴；将磷酸钴放入到匣钵内，然后输送到辊道炉内，然后在温度为800‑850℃下煅烧2‑3h，得到煅烧料；将煅烧料经过气流粉碎后，筛分、除铁和包装得到高压实四氧化三钴。本发明专利技术可以得到比表面积小、压实密度高的四氧化三钴，成本低且产品的杂质含量低。

A preparation method of high-pressure compacted cobalt trioxide

The invention discloses a preparation method of high-pressure compacted cobalt trioxide, which belongs to the technical field of new energy battery materials. Battery-grade cobalt chloride was dissolved in water to obtain cobalt solution, then ammonium dihydrogen phosphate solution and ammonia water solution were prepared, ammonia water bottom solution was prepared, cobalt solution, ammonium dihydrogen phosphate solution and ammonia water solution were added to ammonia water bottom solution, after feeding, the aging reaction continued for 30 to 60 minutes, and then filtered to obtain filtrate and filtrate residue; filtrate residue was washed, then the filtrate residue was dried and gased. Cobalt phosphate is obtained by flow comminution and iron removal from the crushed material after screening; cobalt phosphate is put into the casket, then transported to the roller hearth furnace, and calcined at 800 850 C for 2 3 h to obtain the calcined material; after air flow comminution, the calcined material is screened, iron removal and packaged to obtain high-pressure cobalt tetroxide. The invention can obtain cobalt trioxide with small specific surface area and high compaction density, low cost and low impurity content of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种高压实四氧化三钴的制备方法
本专利技术涉及一种高压实四氧化三钴的制备方法，属于新能源锂电池材料

技术介绍
四氧化三钴，主要用于制备钴酸锂、磁性材料的原料、热敏电阻等，同时还用于催化剂、氧化剂、制造钴盐、搪瓷颜料，其是制备钴酸锂的主要原料之一，钴酸锂，化学式为LiCoO2，是一种无机化合物，一般使用作锂离子电池的正电极材料。其外观呈灰黑色粉末，其电化学性能优越、振实密度大,目前以钴酸锂为正极材料的动力电池应用在小型便携式设备、小容量电池、动力汽车等很多领域，并以长循环寿命、高比能量、无记忆效益和绿色环保等优点备受青睐。目前常规的制备方法如下：方法1：将钴粉沫在温度不高于890℃的空气中焙烧氧化，可制的四氢化三钴。方法2：经氧化钴在101.1kPa的氧气流中于500-750℃加热氧化数十分钟，生成四氧化三钴。方法3：灼烧空气中的二价钴盐可制得四氧化三钴；硫酸钴在800-890℃焙烧1h；碳酸钴于550-800℃焙烧1h。方法4：先合成氢氧化钴，再在高温下水热反应得到四氧化三钴。目前此四种方法得到的四氧化三钴存在BET较大，压实密度偏低的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种高压实四氧化三钴的制备方法，可以得到比表面积小、压实密度高的四氧化三钴，成本低且产品的杂质含量低。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：本专利技术的一种高压实四氧化三钴的制备方法，其为以下步骤：(1)将电池级氯化钴加水溶解，得到钴溶液，然后配制磷酸二氢铵溶液和氨水溶液，配制氨水底液，氨水底液的pH为7.1-7.3,将钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液対加到氨水底液中，维持过程的pH为7.1-7.3,过程的温度为45-65℃，加料时间为60-120min，加料完毕继续陈化反应30-60min，然后过滤，得到滤液和滤渣；(2)将滤渣洗涤，然后将洗涤后的滤渣经过烘干后气流粉碎，粉碎料经过筛分后除铁得到磷酸钴；(3)将磷酸钴放入到匣钵内，然后输送到辊道炉内，然后在温度为800-850℃下煅烧2-3h，得到煅烧料；(4)将煅烧料经过气流粉碎后，筛分、除铁和包装得到高压实四氧化三钴。所述步骤(1)的钴溶液浓度为1.5-2mol/L，磷酸二氢铵溶液浓度为1.5-2mol/L，氨水溶液浓度为0.5-1mol/L，氨水底液的体积为钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液总体积的0.05-0.1倍，反应过程的搅拌速度为200-350r/min。所述步骤(1)得到的滤液经过浓缩结晶得到氯化铵晶体。所述步骤(2)滤渣洗涤过程洗涤至洗涤水的电导率低于50μS/cm，除铁后磷酸钴中的铁含量低于5ppm。所述步骤(3)中，在辊道炉内煅烧时，分为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为140-150℃/h，降温速度为100-200℃/h，辊道炉内设置有引风管道，引风管道与旋风收尘器连通，旋风收尘器与布袋收尘器连通，布袋收尘器与引风机连通，辊道炉内维持炉压为-100～-50pa。所述步骤(4)中采用高压空气进行气流粉碎，高压空气进行A级精密过滤器除油和灰尘，筛分采用超声波振动筛，筛网为200-300目。引风机为负压风机，引风管道内的气体流速为3-5m/S，引风管道善设置有冷却水夹套，维持旋风收尘器内的温度为150-250℃，布袋收尘器的收尘布袋的孔径为400-800目。旋风收尘器与布袋收尘器收集到的烟尘加水溶解，同时加入氨水调节溶液的pH为4-4.5，经过精密过滤，得到磷酸二氢铵溶液，返回步骤(1)使用。本专利技术采用液相共沉淀法，先合成得到磷酸钴，再经过高温煅烧，将磷酸钴高温煅烧得到四氧化三钴和五氧化二磷，五氧化二磷再与氨水反应得到磷酸二氢铵溶液，返回合成磷酸钴；将氨水做底液，氨水底液的pH为7.1-7.3，然后同时将钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液対加到氨水底液中，维持稳定的pH和温度，可以得到密实的球形磷酸钴，得到的磷酸钴的指标如下：指标PCoFeNiZn数值11.8-12.1％34-34.5％＜5ppm＜15ppm＜10ppmCrCdD50BET振实密度磁性杂质＜10ppm＜5ppm12-25μm5-9m2/g1.5-1.9g/mL＜0.5ppm将此磷酸钴经过高温煅烧，将其中的结晶水以及五氧化二磷等煅烧并挥发出来，同时得到的钴氧化物与空气中的氧气接触反应得到四氧化三钴，在高温下，磷氧键断裂同时再与空气中的氧气接触，转变为四氧化三钴，通过得到致密结构的球形磷酸钴，磷酸钴的一次粒径50-90nm，然后再经过高温煅烧，得到高压实密度的大颗粒四氧化三钴，由于在煅烧过程，残存的少量氯离子也会挥发，所以阴离子杂质含量低，且比表面积小，经过磷酸钴的除磁以及得到的四氧化三钴的除磁，双重除磁使得产品的磁性杂质含量低。本专利技术的有益效果：可以得到比表面积小、压实密度高的四氧化三钴，成本低且产品的杂质含量低。说明书附图图1为本专利技术实施例1的磷酸钴的剖面图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，本实施例的一种高压实四氧化三钴的制备方法，其为以下步骤：(1)将电池级氯化钴加水溶解，得到钴溶液，然后配制磷酸二氢铵溶液和氨水溶液，配制氨水底液，氨水底液的pH为7.1-7.3,将钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液対加到氨水底液中，维持过程的pH为7.1-7.3,过程的温度为45-65℃，加料时间为60-120min，加料完毕继续陈化反应30-60min，然后过滤，得到滤液和滤渣；(2)将滤渣洗涤，然后将洗涤后的滤渣经过烘干后气流粉碎，粉碎料经过筛分后除铁得到磷酸钴；(3)将磷酸钴放入到匣钵内，然后输送到辊道炉内，然后在温度为800-850℃下煅烧2-3h，得到煅烧料；(4)将煅烧料经过气流粉碎后，筛分、除铁和包装得到高压实四氧化三钴。所述步骤(1)的钴溶液浓度为1.5-2mol/L，磷酸二氢铵溶液浓度为1.5-2mol/L，氨水溶液浓度为0.5-1mol/L，氨水底液的体积为钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液总体积的0.05-0.1倍，反应过程的搅拌速度为200-350r/min。所述步骤(1)得到的滤液经过浓缩结晶得到氯化铵晶体。所述步骤(2)滤渣洗涤过程洗涤至洗涤水的电导率低于50μS/cm，除铁后磷酸钴中的铁含量低于5ppm。所述步骤(3)中，在辊道炉内煅烧时，分为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为140-150℃/h，降温速度为100-200℃/h，辊道炉内设置有引风管道，引风管道与旋风收尘器连通，旋风收尘器与布袋收尘器连通，布袋收尘器与引风机连通，辊道炉内维持炉压为-100～-50pa。所述步骤(4)中采用高压空气进行气流粉碎，高压空气进行A级精密过滤器除油和灰尘，筛分采用超声波振动筛，筛网为200-300目。引风机为负压风机，引风管道内的气体流速为3-5m/S，引风管道善设置有冷却水夹套，维持旋风收尘器内的温度为150-250℃，布袋收尘器的收尘布袋的孔径为400-800目。旋风收尘器与布袋收尘器收集到的烟尘加水溶解，同时加入氨水调节溶液的pH为4-4.5，经过精密过滤，得到磷酸二氢铵溶液，返回步骤(1)使用。实施例1一种高压实四氧化三钴的制备方法，其为以下步骤：(1)将电池级氯化钴加水溶解，得到钴溶液，然后配制磷酸二氢铵溶液和氨水溶液，配制氨水底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压实四氧化三钴的制备方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将电池级氯化钴加水溶解，得到钴溶液，然后配制磷酸二氢铵溶液和氨水溶液，配制氨水底液，氨水底液的pH为7.1‑7.3,将钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液対加到氨水底液中，维持过程的pH为7.1‑7.3,过程的温度为45‑65℃，加料时间为60‑120min，加料完毕继续陈化反应30‑60min，然后过滤，得到滤液和滤渣；(2)将滤渣洗涤，然后将洗涤后的滤渣经过烘干后气流粉碎，粉碎料经过筛分后除铁得到磷酸钴；(3)将磷酸钴放入到匣钵内，然后输送到辊道炉内，然后在温度为800‑850℃下煅烧2‑3h，得到煅烧料；(4)将煅烧料经过气流粉碎后，筛分、除铁和包装得到高压实四氧化三钴。

【技术特征摘要】
1.一种高压实四氧化三钴的制备方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将电池级氯化钴加水溶解，得到钴溶液，然后配制磷酸二氢铵溶液和氨水溶液，配制氨水底液，氨水底液的pH为7.1-7.3,将钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液対加到氨水底液中，维持过程的pH为7.1-7.3,过程的温度为45-65℃，加料时间为60-120min，加料完毕继续陈化反应30-60min，然后过滤，得到滤液和滤渣；(2)将滤渣洗涤，然后将洗涤后的滤渣经过烘干后气流粉碎，粉碎料经过筛分后除铁得到磷酸钴；(3)将磷酸钴放入到匣钵内，然后输送到辊道炉内，然后在温度为800-850℃下煅烧2-3h，得到煅烧料；(4)将煅烧料经过气流粉碎后，筛分、除铁和包装得到高压实四氧化三钴。2.根据权利要求1所述的一种高压实四氧化三钴的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的钴溶液浓度为1.5-2mol/L，磷酸二氢铵溶液浓度为1.5-2mol/L，氨水溶液浓度为0.5-1mol/L，氨水底液的体积为钴溶液、磷酸二氢铵溶液和氨水溶液总体积的0.05-0.1倍，反应过程的搅拌速度为200-350r/min。3.根据权利要求1所述的一种高压实四氧化三钴的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)得到的滤液经过浓缩结晶得到氯化铵晶体。4.根据权利要求1所述的一种高压实...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柯娜，
申请(专利权)人：王柯娜，
类型：发明
国别省市：浙江,33