[发明专利]一种羟基氧化钴的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机材料的制备方法，具体地说，涉及一种羟基氧化钴的制备方法。

背景技术

八十年代以来，钴粉作为高能电池充放电的活化剂，大量地应用于充电电池领域。九十年代初，日、德等国科学家成功地将亚钴材料添加到电池原料中，使其成为电池行业研究与发展的高价值、高技术产品。钴粉和氧化亚钴粉等钴的化合物作为一种性能优良的电池材料添加剂，能够改善Ni(OH)₂的质子电导，降低氧化电位，提高析氧电位，对提高电极性能有显著效果。在充电前期可以保证电极充分充电，使Ni(OH)₂充分转化为NiOOH，同时遏制氧的析出，提高充电效率，增加电极比容量。近年来，随着锂离子电池的发展，钴氧化物作为制备锂离子电池电极材料的原料，也使其消费量不断增加。我国的钴酸锂生产近几年快速发展，因而对Co₃0₄的需求也相应迅猛增加。电池级Co₃0₄作为锂离子电池正极材料钴酸锂的主要原料，也随锂离子二次电池的需求量增加而增加。2002年全球钴的消耗总量为8800万磅，钻应用在电池行业中的份额迅速上升达到32%。而随着小型分立的可移动电源需求的进一步增长，像移动通信的迅猛发展和笔记本电脑普及率的快速增长，为锂离子电池工业的发展创造了更好的机遇，对应地，对锂离子电池正极材料LiCo0₂的需求也大幅增长。预计到2015年钴的应用将达到2.3亿磅，其中56%将应用在锂电池行业。

随着便携式电子产品不断发展，对其所使用的电池也不断提出了新的要求。特别是不断涌现的智能手机和平板电脑对电池续航能力要求更高，尤其是平板电脑，大多数都采用内嵌电池设计结构，不可拆卸，电池续航能力已成为其发展软肋。钴酸锂所谓一种高能量密度正极材料，是当前智能手机和平板电脑电池的主要正极材料。

羟基氧化钴作为钴酸锂生产的基本原料之一，既适合于制备各种钴的化合物，还适合于制备高活性的锂离子电池正极材料钴酸锂，同事，羟基氧化钴也可作为电池的添加剂，在充电的过程中，形成到点网络，改善电池的充放电性能和循环寿命，因此，羟基氧化钴具有较高的发展前景。

专利申请201210016504.3公开了一种羟基氧化钴的的制备方法，此方法是在反应过程中通过添加氧化剂的方法直接合成羟基氧化钴。专利申请201110327857.0公开了一种湿法化学反应制取羟基三价氧化钴生产钴酸锂的方法，此方法是先合成氢氧化亚钴，然后再通过次氯酸钠将氢氧化亚钴氧化成羟基三价氧化钴，最后再通过烧结制成钴酸锂。专利申请201010117854.X公开了一种制备三羟基氢氧化钴的方法，此方法是通过水热方法合成三羟基氢氧化钴。但上述公开的方法生产的羟基氧化钴的形貌不是类球形，会造成下游产业混料的不均匀，降低了混料的效率和效果，且产品稳定性较差，在合成过程中添加氧化剂会造成反应的不均匀，难以具备大批量生产化。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种大颗粒球形羟基氧化钴的制备方法，为大批量生产钴酸锂提供稳定性强的原料，增加混料的效果和效率。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种羟基氧化钴的制备方法，具体步骤如下：

（1）配制0.5-2.0mol/L的钴盐溶液和5-10mol/L的氢氧化钠溶液，并在氢氧化钠溶液中添加络合剂和还原剂；

（2）在pH值10-12、温度40-70℃、转速300-400转/分钟并在氮气保护的条件下，向反应釜中同时泵入步骤（1）制得的钴盐溶液和氢氧化钠溶液，并通过调节氢氧化钠溶液的流量控制pH值10-12，连续反应，得到料浆；

（3）得出球形度、结晶度好的氢氧化亚钴，洗涤过滤，将含水量控制在10-30%之间，转入氧化釜中，鼓入空气，进行氧化；

（4）将氧化后的料浆放入鼓风烘箱中，烘干，即得。

具体地，所述步骤（1）中的钴盐溶液为CoSO₄、CoCl₂或Co₃(NO₃)₂的一种或两种以上。

作为优选，所述步骤（1）中添加络合剂为每升氢氧化钠溶液中添加0.5-1.5L氨含量25%氨水，或50-100克乙二胺四乙酸二钠。

作为优选，所述步骤（1）中的添加还原剂为每升氢氧化钠溶液中添加20-50毫升含量80%的水合肼溶液。

作为优选，所述步骤（2）连续反应后，得到料浆粒度控制在15-20微米之间。