[发明专利]一种在金属钴表面生长氢氧化钴片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在金属钴表面生长氢氧化钴片的方法，尤其是涉及一种应用于锂电池氧化钴负极的氢氧化钴原材料的制备方法。

背景技术

氢氧化钴是一种广泛应用于电池工业、催化剂产品、磁性材料、电子工业等领域的重要的化工原料之一，是一种新兴的钴基材料。尤其在电池工业上，氢氧化钴目前已经是制造锂离子电池氧化钴负极的重要原料之一，具有极高的应用价值。随着我国工业技术的不断发展，未来市场必定对氢氧化钴的制备工艺、纯度、粒径、形貌等提出更高的要求。

目前氢氧化钴主要由液相法制备，例如碱液沉淀法。液相法在生产中存在如下不足：(1)制备过程中容易被空气中氧气氧化成棕黑色的Co(OH)₃；(2)氢氧化钴沉淀时形成的胶体或絮状物提高了过滤的难度；(3)操作条件复杂，生产周期长，极大地限制了产品工业化进程。徐秋红等在《应用化工》(2006，35(7)：P504-506)上报道了一篇“β-Co(OH)₂的合成新工艺研究”，该方法将钴盐、氨水、氢氧化钠同时注入反应器中，从而合成了六方型片状氢氧化钴，产品难于过滤洗涤，而且二价钴铵络合离子容易被进一步氧化，影响产品纯度。

OMG芬兰公司公开的专利(申请号：CN1359353)中，通过向钴盐溶液或钴与一些其它金属合金的盐溶液中加入一种络合剂和氢氧根离子，从而制备了片状氢氧化钴颗粒。

H·C·施塔克公司的专利(申请号：CN1190947)中，以钴盐和碳酸氢盐和成的碱式碳酸钴作为为前驱体，洗涤干燥后将碱式碳酸钴打浆，然后与氢氧化钠溶液混合，洗涤后所得产品需真空低温干燥。此方法生产工序长，干燥条件苛刻，不利于工业化生产。

在生产工艺方面，上述文献虽然在一定程度上防止了胶体形成，然而在防止氧化方面，则主要采用传统惰性气体保护的方法。这不但增加了生产成本，而且使工艺条件更加复杂，并且在后续的过滤、洗涤、干燥工序中很难保证产品不被氧化，因此工业化生产难度较大。

在电池工业应用方面，尤其是在锂电池的氧化钴负极材料的应用方面，先前的制备工艺所制得的氢氧化钴原材料为分散的个体，由此制得的氧化钴颗粒与电极基体结合不牢固，需要添加一定量的导电剂和粘结剂，使得制备工艺复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种在金属钴表面生长氢氧化钴片的方法，其工艺条件简单易控，生产成本低，周期短，适合工业化大生产。

为此，本发明采用以下的技术方案：一种在金属钴表面生长氢氧化钴片的方法，该方法以金属钴为基体，在室温下将基体浸入pH值呈碱性的溶液中；然后将10-100mg/L的氧化剂分散到该溶液中，使金属钴基体与氧化剂在溶液条件下进行反应，1-59分钟后，经洗涤剂洗涤、干燥，即可在金属钴表面得到高纯度六边形氢氧化钴片。

进一步地，所述金属钴可由电沉积或冶炼获得。所述pH值呈碱性的溶液是将碳酸钾、氢氧化钾、氯化钠、十二烷基硫酸钠、四丁基溴化铵中的任一种或二种以上的组合溶于去离子水中而配制成。溶液的pH值保持在9-15。所述氧化剂是过氧化氢、空气、纯氧中的任一种或二种以上的组合。所述洗涤剂是无水甲醇、无水乙醇、丙酮中的任一种或二种以上的组合。

本发明通过将金属钴浸入到pH呈碱性的溶液中，同时将一定量的氧化剂分散到金属表面，底物与氧化剂在溶液条件下进行反应，数分钟至数十分钟后，经洗涤剂洗涤、干燥，即可得到结晶性能很好的六边形氢氧化钴片。反应条件简单易控，生产成本低，后续干燥工序短，适合工业化大生产。通过调整金属钴表面状态、反应温度、活化剂pH值、氧化剂浓度以及操作时间等可实现对产品粒度和松比的控制。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的β-Co(OH)₂的X射线衍射图。

图2为本发明实施例1得到的β-Co(OH)₂的电子扫描电镜图片。

图3为本发明实施例2得到的β-Co(OH)₂的电子扫描电镜图片。

图4为本发明实施例3得到的β-Co(OH)₂的电子扫描电镜图片。

具体实施方式