[发明专利]电池级高安全性球形四氧化三钴的制备方法

说明书

技术领域

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料前驱体——电池级高安全性球形四氧化三钴的制备方法。

背景技术

随着锂离子电池正极材料钴酸锂的成功开发及其产业化的迅速发展，并在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器等各个领域的广泛应用，锂电池爆炸的事故也频频发生。因此，对锂离子电池的安全性能提出了更高的要求，而电池级球形四氧化三钴作为锂离子电池正极材料钴酸锂的主要原料，其物理性能(如密度、粒度、比表面积、颗粒分布、晶体形貌、磁性异物含量)、电化学性能、安全性以及稳定性直接决定着钴酸锂的性能，从而对电池的性能及安全性起着非常重要的作用，故电池级球形四氧化三钴产品性能的好坏特别是磁性异物的控制是解决锂电池工业安全问题的关键。

中国专利文献披露的发明专利03148092.6，公开了“高纯度球形四氧化三钴的制备方法”；发明专利200510015002.9，公开了“锂离子电池四氧化三钴负极材料的制备方法”；发明专利200810162690.5，公开了“电池级球形四氧化三钴的湿法制备方法；这三件专利所涉及的技术对相关的产品有一定的启示作用。Co₃O₄的生产方法大致可以分为三大类，即：气相法、液相法、固相法。Co₃O₄微粉的合成一般采用灼烧或热分解法。灼烧法制得的Co₃O₄微粉纯度低、粒度较大，粒度分布宽、烧结活性差、物理化学性质难以达到电子工业的要求；热分解法一般选择CoAc₂，CoC₂O₄，Co(OH)2，CoCO3等二价钴盐在一定温度下热分解得到，该法的问题在于能量消耗大，得到的Co₃O₄活性差。

著名学者黄可龙等利用水热法制备了单分散的纳米Co₃O₄粉末理论，欠缺点是不能适应工业化生产。

著名学者倪海勇等通过控制沉淀剂用量、表面活性剂用量及种类等条件制备了分散性能 好、球形的Co₃O₄粉末，所用沉淀剂为NH₄HCO₃，高分子量的表面活性剂的应用对沉淀过滤造成一定困难。

著名学者钟文彬等以Co(NO₃)₂，H₂O₂，NaOH为原料，从水溶液中直接氧化合成Co₃O₄，但沉淀中含有部分钴的氢氧化物及其水合物，产物经干燥、煅烧后为粒径约为0.5Чm的粒子的团聚体。因此，如何消除粒子的团聚是制备四氧化三钴微粒需要解决的主要问题。

著名学者李亚栋等报道了以Na₂CO₃为沉淀剂制备Co₃O₄，沉淀物难以实现固液分离，且吸附在胶粒上的杂质Na⁺难以洗涤除尽；以NH₄HCO₃为沉淀剂，所得沉淀是碱式碳酸钴，虽易于固液分离和洗涤，但经高温热处理才能得到Co₃O₄，能耗大且颗粒形貌欠好。有的利用NH₄HCO₃为沉淀剂制备碱式碳酸钴或碳酸钴，再经热分解得到Co₃O₄，存在的问题还有沉淀不完全造成金属流失量较大，大量含氨根的废水需要处理，涉及的环保问题期待解决。

发明内容

为克服上述的不足，本发明目的是向本领域提供一种电池级高安全性球形四氧化三钴的制备方法。使其能解决上述存在的技术问题，所制得的球形四氧化三钴粉末粒度和密度均匀、容易洗涤、磁性异物含量低、工艺简单、操作方便，容易实现工业化生产。本发明的目的是通过如下的技术方案实现的。

一种电池级高安全性球形四氧化三钴的制备方法，该方法的特点是：

(1)、在溶液中直接氧化得到球形四氧化三钴粉末；

(2)、将制得的球形四氧化三钴粉末选用除铁设备降低磁性异物(Fe+Ni+Zn+Cr)的含量。

该方法的具体步骤是：

1)、将钴盐配制成浓度为1～2mol/L的溶液，然后加入定量的络合剂A为第一混合溶液；

2)、配制浓度为8～10mol/L的氢氧化物溶液为第二混合溶液；