一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：配制钴镁溶液；向第一反应釜中加入底液并进行搅拌；将钴镁溶液、碳酸氢铵溶液同时加入到反应釜中，合成第一固体物料，当第一固体物料的粒度D50生长至3.0μm

【技术实现步骤摘要】
一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池材料
，具体涉及一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法。

技术介绍

[0002]钴酸锂具备较高的比容量和循环性能，目前作为正极材料已经广泛应用于3C数码领域，其中包括数码相机、手机、无人机、无线耳机等。然而，随着社会的发展，对上述产品的性能提出了更高的要求，由传统的3.0V电压发展至今的4.35V、4.45V，甚至4.5V，作为钴酸锂的原材料四氧化三钴，显得尤为重要。目前最为常见的是不掺杂及掺镁体系制备的四氧化三钴，现有合成过程存在不稳定、掺镁不均匀等问题，严重影响产品的稳定性，正是由于掺镁不均匀，严重影响钴酸锂的高电压特性，而镁作为自然界中较为常见的元素，能均匀的和碳酸钴形成共沉淀，改善其材料阻抗特性，作为一种特殊锂电池的材料被广受好评。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种分布更为均匀、比表面积更大(3
‑
5m2/g)、球形度更好、有助于降低电池的阻抗并加速电子的移动速度、充放电效率高的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0006](1)配制含有钴离子、镁离子的钴镁溶液，配制碳酸氢铵溶液；
[0007](2)向第一反应釜中加入底液并进行搅拌，控制底液的pH为7.5
‑
8.5；<br/>[0008](3)以并流的方式将钴镁溶液、碳酸氢铵溶液同时加入到第一反应釜中，维持第一反应釜内浆料pH为7.2
‑
7.6，合成得到第一固体物料，控制第一固体物料的生长速度为每8小时增长0.3μm
‑
0.55μm，当第一固体物料的粒度D50生长至3.0μm
‑
3.5μm时停止反应，得到晶种；
[0009](4)将晶种的一半分出至第二反应釜中，然后向第二反应釜中加入碳酸氢铵溶液，控制第二反应釜中pH为7.6
‑
7.8，以并流的方式将钴镁溶液、碳酸氢铵溶液同时加入到第二反应釜中，维持第二反应釜中内浆料pH为7.2
‑
7.6，合成得到第二固体物料，控制第二固体物料生长速度为每8小时增长0.3μm
‑
0.55μm，当第二固体物料的粒度D50生长至5.0μm
‑
5.6μm时停止反应，得到碳酸钴成品；
[0010](5)将碳酸钴成品通过离心洗涤、煅烧，得到镁均匀分布的小粒径四氧化三钴。
[0011]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)钴镁溶液中钴离子浓度为100g/L
‑
140g/L、镁离子浓度为1g/L
‑
1.5g/L，碳酸氢铵溶液的浓度为200g/L
‑
280g/L。
[0012]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)钴
镁溶液中钴离子浓度为100g/L
‑
130g/L、镁离子浓度为1.1g/L
‑
1.4g/L，碳酸氢铵溶液的浓度为240g/L
‑
280g/L。
[0013]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述底液是通过向第一反应釜中依次加入纯水、碳酸氢铵溶液配制得到，所述底液中碳酸氢铵浓度为20g/L
‑
40g/L，加入的纯水体积与第一反应釜容积之比为0.4
‑
0.6；步骤(2)中所述底液的温度为40℃
‑
55℃，第一反应釜中搅拌转速为120r/min
‑
300r/min。
[0014]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(3)中钴镁溶液加入到第一反应釜中的进料流量为250L/h
‑
500L/h，碳酸氢铵溶液加入到第一反应釜中的进料流量为500L/h
‑
1000L/h。
[0015]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将第二反应釜的搅拌转速调节至100r/min
‑
150r/min；步骤(4)中钴镁溶液加入到第二反应釜中的进料流量为100L/h
‑
500L/h，碳酸氢铵溶液加入到第二反应釜中的进料流量为150L/h
‑
1000L/h，碳酸氢铵溶液加入到第二反应釜中的加入量为0.2m3‑
0.5m3。
[0016]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述第一反应釜的搅拌机构采用双层搅拌桨叶。
[0017]根据上述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(5)中将碳酸钴成品采用离心机离心洗涤，洗涤过程采用纯水洗涤的方式，纯水温度为50℃
‑
70℃；离心洗涤后的碳酸钴成品送入回转窑煅烧。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：本专利技术方法包括：第一步：配制高浓度的钴镁溶液、碳酸氢铵溶液；第二步：通过反应釜合成晶种、成品生长；第三步：碳酸钴通过离心机洗涤，除去有害成分氯离子；第四步：通过回转窑直接煅烧湿料碳酸钴；第五步：将物料混料后筛分除铁包装。制备的高掺杂四氧化三钴大颗粒镁分布均匀，无烧结团聚，颗粒间分布均匀，易于产业化。本专利技术制备的掺镁四氧化三钴中镁分布均匀；本专利技术制备的掺镁四氧化三钴可以进行批量化生产，与现有掺铝的四氧化三钴比较，分布更为均匀，比表面积更大(3
‑
5m2/g)、球形度更好，有助于降低电池的阻抗、加速电子的移动速度，有更为高效的充放电效率。
附图说明
[0019]图1为实施例1得到的掺镁四氧化三钴电镜图；
[0020]图2为实施例1得到的掺镁四氧化三钴中镁分布图；
[0021]图3为实施例2得到的掺镁四氧化三钴电镜图；
[0022]图4为实施例2得到的掺镁四氧化三钴中镁分布图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0024]本专利技术的一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)配制含有钴离子、镁离子的钴镁溶液，配制碳酸氢铵溶液；钴镁溶液中钴离子浓度为100g/L
‑
140g/L、镁离子浓度为1g/L
‑
1.5g/L，碳酸氢铵溶液的浓度为200g/L
‑
280g/L。优选的，钴镁溶液中钴离子浓度为100g/L
‑
130g/L、镁离子浓度为1.1g/L
‑
1.4g/L，碳酸氢
铵溶液的浓度为240g/L
‑
280g/L。钴镁溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)配制含有钴离子、镁离子的钴镁溶液，配制碳酸氢铵溶液；(2)向第一反应釜中加入底液并进行搅拌，控制底液的pH为7.5
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8.5；(3)以并流的方式将钴镁溶液、碳酸氢铵溶液同时加入到第一反应釜中，维持第一反应釜内浆料pH为7.2
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7.6，合成得到第一固体物料，控制第一固体物料的生长速度为每8小时增长0.3μm
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0.55μm，当第一固体物料的粒度D50生长至3.0μm
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3.5μm时停止反应，得到晶种；(4)将晶种的一半分出至第二反应釜中，然后向第二反应釜中加入碳酸氢铵溶液，控制第二反应釜中pH为7.6
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7.8，以并流的方式将钴镁溶液、碳酸氢铵溶液同时加入到第二反应釜中，维持第二反应釜中内浆料pH为7.2
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7.6，合成得到第二固体物料，控制第二固体物料生长速度为每8小时增长0.3μm
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0.55μm，当第二固体物料的粒度D50生长至5.0μm
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5.6μm时停止反应，得到碳酸钴成品；(5)将碳酸钴成品通过离心洗涤、煅烧，得到镁均匀分布的小粒径四氧化三钴。2.根据权利要求1所述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)钴镁溶液中钴离子浓度为100g/L
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140g/L、镁离子浓度为1g/L
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1.5g/L，碳酸氢铵溶液的浓度为200g/L
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280g/L。3.根据权利要求2所述的镁均匀分布的小粒径四氧化三钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)钴镁溶液中钴离子浓度为100g/L
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130g/L、镁离子浓度为1.1g/L
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【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，易全瑞，刘文泽，刘玉成，洪宏龙，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：