一种高纯纳米级氢氧化钴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯纳米级氢氧化钴的制备方法，属于电池能源材料制备技术领域。采用均相沉淀法合成氢氧化钴，其制备方法是：将配置一定浓度的硫酸钴水溶液、氢氧化钠水溶液、钴离子络合剂水溶液、试剂Ａ水溶液分别依次按其流量比为１∶０．６８～０．７４∶０．０４８～０．０５４∶０．０５８～０．０６４连续输入到带搅拌的反应器中发生反应，加入适量的添加剂水溶液，经过陈化、固液分离、洗涤、烘干即可得到高纯纳米级氢氧化钴产品。该产品不但纯度高、形状规则、粒度小、分布均匀，而且比面积大、具有更大的堆积密度、优异的流动性、分散性和可加工性能，有利于单独加工或采用化学镀方法使氢氧化钴均匀包覆在氢氧化镍粒子表面，提高镍－氢电池的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料制备
，尤其是涉及一种高纯纳米级氢氧化钴的制备 方法。
技术介绍
随着我国经济、科技的不断发展，对能源的使用也随之增加，尤其是工业的迅速发 展，对电池能源的消耗较大，产生的危害物质容易造成生态环境的破坏。因此，国家对能源 的使用提出更高的要求，不但要求提高能源的使用效率、而且要达到节能减排，加强自然生 态环境保护。由此，改善电池能源设备结构，特别是高纯电池能源材料的制备极为重要。在日常工业中使用的镍_氢电池、镍-镉电池正极材料通常为球型氢氧化镍，它是 一种导电性不良的P型半导体。在正极的氢氧化镍粒子与粒子之间以及粒子与泡沫镍基体 之间存在着较大的接触电阻。由于电子的传递受到影响，在充电过程中M2+不能充分氧化； 放电过程中的M3+不能充分还原，使活性物质不能充分利用，因而难以提高氢氧化镍的质 量。通常采用共沉淀的方式加入钴等添加剂来改善晶体内部质子(氢离子)传递状况，提 高放电容量、电压平台和循环寿命，但仍不能解决氢氧化镍粒子与粒子之间及粒子与泡沫 镍基体之间的导电性问题。由此，必不可少的需要直接添加一种氢氧化钴以解决氢氧化镍 粒子与粒子之间及粒子与泡沫镍基体之间的导电性问题。据了解，该种氢氧化钴要求不但 纯度高、颗粒规则、粒度分布均勻外，而且比表面积大，具有优异的流动性、分散性和可加工 性能。目前，合成氢氧化钴主要通过氨络合沉淀反应法，即配制一定浓度的钴盐水溶液 并加入一定量的氨水，再往其加入氢氧化钠，过程控制反应终点PH值，然后经过洗涤、烘干 即可得到氢氧化钴产品。该方法存在的缺点一是对钴盐没有明确的选择，不同钴盐产出的 氢氧化钴质量迥异，尤其洗涤时对可溶性钠盐的去除，造成产品杂质含量忽高忽低，极不稳 定；二是采用一步沉淀法且不添加任何添加剂，除了不能有效控制晶体的粒径、形貌，颗粒 无规则之外，产品在烘干、破碎、筛分等加工工序中极易发生氧化变质，造成产品纯度不纯、 物相分析有杂相存在，难以满足该材料在电池行业的实际应用。综上所述，制备高纯纳米级氢氧化钴对氢氧化钴在电池行业的实用化具有重要意 义。
技术实现思路
为了解决以上技术存在的不足，本专利技术提供一种高纯纳米级氢氧化钴的制备方 法，采用该方法制备所得的氢氧化钴产品不但纯度高、颗粒规则、比表面积大、粒径分布均 勻、具有更大的堆积密度，而且还具有优异的流动性、分散性和可加工性能，有效的解决氢 氧化镍粒子与粒子之间及粒子与泡沫镍基体之间的导电性问题。本专利技术提供，采用均相沉淀法合成氢氧化 钴，其特征是包括以下具体工艺步骤1、，采用均相沉淀法合成氢氧化钴，其特征 是包括以下具体工艺步骤(一 )配置溶液a、配置浓度为0. 2 2. 5mol/l的硫酸钴水溶液；b、配置浓度为3. 0 12. Omol/1的氢氧化钠水溶液；C、配置浓度为5. 0 13. Omol/1的钴离子络合剂水溶液；d、配置浓度为2. 0 15. Omol/1的试剂A水溶液，试剂A为聚丙烯酰胺、水合联氨 或硼氢化钠；e、配置适量的添加剂水溶液，添加剂为二苯胺、抗坏血酸或双硫醚；(二)合成反应将已配置好的硫酸钴水溶液、氢氧化钠水溶液、钴离子络合剂水溶液、试剂A水溶 液，分别按其流量比为1 0. 68 0. 74 0. 048 0. 054 0. 058 0. 064连续输入到 带搅拌的反应器中，发生化学反应后得到氢氧化钴悬浊液，控制反应温度为20 60°C ；(三)陈化将所得的氢氧化钴悬浊液经反应器底阀输入陈化槽，同时将添加剂水溶液按氢氧 化钴悬浊液重量比为1 80 120的比例加入陈化槽并搅拌陈化2 6小时，可得到氢氧 化钴陈化液；(四)固液分离、洗涤将所得氢氧化钴陈化液转入固液分离器进行固液分离，用纯净水洗涤固液分离所 得的氢氧化钴至PH值不大于7为止；(五)烘干成品将固液分离、洗涤后所得的氢氧化钴放置在干燥箱中于50 95°C烘干40 80小 时，既可得到氧化度极低的粉红色的高纯纳米级氢氧化钴产品。所述的钴离子络合剂为氨水、氯化铵或硫酸铵；该方法制备所得的氢氧化钴产品 平均比表面积为18 30m2/g，平均粒径为230 300nm。本专利技术的有益效果是该方法制备的氢氧化钴产品纯度高、颗粒规则、粒径分布均 勻、而且比表面积大、具有更大的堆积密度，还具有优异的流动性、分散性和可加工性能。具体实施例实施例一预先配置溶液浓度为0. 2mol/l的硫酸钴水溶液，浓度为3. Omol/1氢氧化钠水 溶液，浓度为5. Omol/1的钴离子络合剂水溶液，试剂A水溶液选用浓度为2. Omol/1的聚丙 烯酰胺水溶液，适量添加剂水溶液。然后将配置好的硫酸钴水溶液、氢氧化钠水溶液、钴离 子络合剂水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、分别依次按其流量比为1 0.68 0.048 0.058 连续输入到带有搅拌的反应器中，控制反应温度为20°C。其中，硫酸钴水溶液与氢氧 化钠水溶液发生反应完全后可得到氢氧化钴悬浊液，其化学反应式为CoS04+2Na0H = Co(OH)2丨+Na2SO4;所述钴离子络合剂水溶液为氯化铵水溶液，能够有效地控制硫酸钴水 溶液和氢氧化钠水溶液发生反应的速度及形成氢氧化钴颗粒形貌，所述聚丙烯酰胺水溶液 在反应过程中起到有效初步包膜形成氢氧化钴颗粒的作用。将反应完成后所得的氢氧化钴悬浊液经反应器底阀输入陈化槽，同时将添加剂水溶液按氢氧化钴悬浊液重量比为1 80 的比例加入陈化槽并搅拌陈化2小时，可得到氢氧化钴陈化液。所述添加剂水溶液为二苯 胺水溶液，起到再次包膜氢氧化钴颗粒抗氧化作用。然后将所得的氢氧化钴陈化液转入固 液分离器进行固液分离，用纯净水洗涤固液分离所得的氢氧化钴至PH值不大于7为止。洗 涤后所得的氢氧化钴放置在干燥箱中于50°C烘干80小时，既可得到高纯纳米级氢氧化钴Φ 口广 BFI ο实施例二预先配置溶液浓度为1. Omol/1的硫酸钴水溶液，浓度为5. Omol/1的氢氧化钠水 溶液，浓度为7. 5mol/l的钴离子络合剂水溶液，试剂A水溶液选用浓度为6. 5mol/l的水合 联氨水溶液，适量添加剂水溶液。将配置好的硫酸钴水溶液、氢氧化钠水溶液、钴离子络合 剂水溶液、水合联氨水溶液分别依次按其流量比为1 0.70 0.050 0.060连续输入到 带有搅拌的反应器中，控制反应温度为35°C。其中，硫酸钴水溶液与氢氧化钠水溶液发生反 应完全后可得到氢氧化钴悬浊液，其化学反应式为CoS04+2Na0H = Co(0H)2丨+Na2SO4 ；所述 的钴离子络合剂水溶液为氨水水溶液，能够有效地控制硫酸钴水溶液和氢氧化钠水溶液发 生反应的速度及形成氢氧化钴颗粒形貌；所述的水合联氨水溶液在反应过程中起到有效初 步包膜氢氧化钴颗粒的作用。将反应完成后所得的氢氧化钴悬浊液经反应器底阀输入陈化 槽，同时将添加剂水溶液按氢氧化钴悬浊液重量比为1 100的比例加入陈化槽并搅拌陈 化3小时，可得到氢氧化钴陈化液；所述添加剂水溶液为抗坏血酸水溶液，起到再次包膜氢 氧化钴颗粒抗氧化作用。然后将所得的氢氧化钴陈化液转入固液分离器进行固液分离，用 纯净水洗涤固液分离所得的氢氧化钴至PH值不大于7为止。洗涤后所得的氢氧化钴放置 在干燥箱中于65°C烘干70小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯纳米级氢氧化钴的制备方法，采用均相沉淀法合成氢氧化钴，其特征是包括以下具体工艺步骤：（一）配置溶液ａ、配置浓度为０．２～２．５ｍｏｌ／ｌ的硫酸钴水溶液；ｂ、配置浓度为３．０～１２．０ｍｏｌ／ｌ的氢氧化钠水溶液；ｃ、配置浓度为５．０～１３．０ｍｏｌ／ｌ的钴离子络合剂水溶液；ｄ、配置浓度为２．０～１５．０ｍｏｌ／ｌ的试剂Ａ水溶液，试剂Ａ为聚丙烯酰胺、水合联氨或硼氢化钠；ｅ、配置适量的添加剂水溶液，添加剂为二苯胺、抗坏血酸或双硫醚；（二）合成反应将已配置好的硫酸钴水溶液、氢氧化钠水溶液、钴离子络合剂水溶液、试剂Ａ水溶液，分别按其流量比为１∶０．６８～０．７４∶０．０４８～０．０５４∶０．０５８～０．０６４连续输入到带搅拌的反应器中，发生化学反应后得到氢氧化钴悬浊液，控制反应温度为２０～６０℃；（三）陈化将所得的氢氧化钴悬浊液经反应器底阀输入陈化槽，同时将添加剂水溶液按氢氧化钴悬浊液重量比为１∶８０～１２０的比例加入陈化槽并搅拌陈化２～６小时，可得到氢氧化钴陈化液；（四）固液分离、洗涤将所得氢氧化钴陈化液转入固液分离器进行固液分离，用纯净水洗涤固液分离所得的氢氧化钴至ｐＨ值不大于７为止；（五）烘干成品将固液分离、洗涤后所得的氢氧化钴放置在干燥箱中于５０～９５℃烘干４０～８０小时，既可得到氧化度极低的粉红色的高纯纳米级氢氧化钴产品。...

【技术特征摘要】
一种高纯纳米级氢氧化钴的制备方法，采用均相沉淀法合成氢氧化钴，其特征是包括以下具体工艺步骤(一)配置溶液a、配置浓度为0.2～2.5mol/l的硫酸钴水溶液；b、配置浓度为3.0～12.0mol/l的氢氧化钠水溶液；c、配置浓度为5.0～13.0mol/l的钴离子络合剂水溶液；d、配置浓度为2.0～15.0mol/l的试剂A水溶液，试剂A为聚丙烯酰胺、水合联氨或硼氢化钠；e、配置适量的添加剂水溶液，添加剂为二苯胺、抗坏血酸或双硫醚；(二)合成反应将已配置好的硫酸钴水溶液、氢氧化钠水溶液、钴离子络合剂水溶液、试剂A水溶液，分别按其流量比为1∶0.68～0.74∶0.048～0.054∶0.058～0.064连续输入到带搅拌的反应器中，发生化学反应后得到氢氧化钴悬浊液，控制反应温度为20～60℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚瑞竹，张旭，付春平，黎永忠，赵蜀南，
申请(专利权)人：海南金亿新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：66[中国|海南]