[发明专利]一种低氯根高纯碳酸钴的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低氯根高纯碳酸钴的制备方法。

背景技术

在硬质合金作行业中，钴粉作为生产硬质合金的粘结剂。作为硬质合金粘结剂的钴粉要求极低的杂质含量。从钴盐溶液电解或由工业级氧化钴氢还原制取的钴粉都难以满足这些要求。目前大多数硬质合金生产用的钴粉是采用钴盐沉淀法生产的高纯碳酸钴为原料，然后用氢还原或热解制成符合要求的钴粉。

近年来由于锂离子二次电池行业的迅猛发展，作为电池行业正极材料的钴酸锂、镍钴锰酸锂钴消费已超过硬质合金行业，成为我国钴消费第一大户。作为生产锂电池原料前躯物的碳酸钴，作为生产高活性、具有较高储锂容量和较好循环寿命的正极材料，要求其具有高纯度、粒度细、粒径分布窄等特点，是生产高能量密度锂离子电池正极材料的必备材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种低氯根高纯碳酸钴的制备方法，能够制备出高纯度，尤其是氯根含量小于500ppm的适合于硬质合金和锂电正极材料的碳酸钴产品。

一种低氯根高纯碳酸钴的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：采用碳酸氢铵作为沉淀剂，在常温并且持续搅拌条件下，向含有阻泡剂的氯化钴溶液中一次性加入氯化钴摩尔比4-6倍的碳酸氢铵，静置至少12小时然后将得到的产物经洗涤、过滤、烘干后即得到高纯碳酸钴产品。

其中氯化钴溶液中氯化钴的摩尔浓度为1-2mol/L。

其中阻泡剂采用有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类阻泡剂，并且阻泡剂的用量为氯化钴溶液重量的1-2%或氯化钴溶液总体积的1-5%。

其中洗涤、过滤、烘干具体是将产物经过3-5遍纯水漂洗，然后进入离心机或压滤机脱水，之后放入烘箱在90-100℃烘干6-8小时，最后过200目筛即可。

其中加入碳酸氢铵后还要继续搅拌15min-1小时。

本发明制备的高纯碳酸钴产品中的氯根小于500ppm，而现有技术中氯根含量高于1000ppm，同时该发明的制备方法工艺简单，使用碳酸氢铵而无新的杂质元素引入，阻泡剂的加入降低二氧化碳从溶液中溢出的速度，从而达到充分反应的效果，不仅提高了产品的纯度，同时避免了冒槽现象，大大增大了产能。

附图说明

附图1为本发明实施例1制备的碳酸钴的电镜图；

附图2为本发明实施例1制备的碳酸钴的XRD谱图。

具体实施方式

目前高纯碳酸钴产品的主要问题是氯含量较高，通常能达到1000—20000ppm。氯的含量较高，不仅影响了硬质合金的微观结构和性能，同时在锂离子电池中不利于正极材料的电化学性能。现有的生产技术主要采用液相沉淀法，选用碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵为沉淀剂同可溶性钴盐反应，制备碳酸钴粉末。由于在反应过程中OH^-（水解反应造成）的存在使反应过程中不能生成纯物相的碳酸钴，而是部分生成碱式碳酸钴，实际上这种碱式碳酸钴中残留大量的氯根，这种物质在后续处理过程中是很难去除的。同时，大家为尽量减少反应体系中的OH^-，反应过程控制中选择降低的反应PH值，但这又出现一个问题：低PH下，钴离子反应不完全导致产率降低。一般低于95%。

本发明的优点是：可以制备超低含量氯根的高纯碳酸钴产品。其中氯含量＜500ppm，同时，产率达到99%以上。

1、通常选用的沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵。本发明中选择碳酸氢铵为沉淀剂，是因为碳酸氢铵溶于水后的PH值较前二种都低，具体如下表所示。

同时，碳酸氢铵不带入Na离子，便于后续的洗涤。

2、选择一次性加入的理由为：使其瞬间反应过程大部分程度在低PH值下进行。同时一次性加入，反应过程中瞬间产生大量二氧化碳形成碳酸，有效保持低PH值环境。（反应过程实际上是二氧化碳或者说是碳酸作为了沉淀剂）

3、4-6倍碳酸氢铵的用量保证二氧化碳的量及反应完全。

4、阻泡剂是一种有机物，不会带来新的杂质。其作用为降低二氧化碳从溶液中溢出的速度，从而达到充分反应的效果。防止大量的二氧化碳气体生成造成冒槽。

5、静置时间保证非晶体碳酸钴向晶型转化。

实施例1：

1、原料液的配制：配制1摩尔/升的氯化钴溶液；

2、反应：

第一步：在50L反应釜中加入配置好的氯化钴溶液25L，氯化钴溶液1摩尔/L，开启搅拌至100r/min。

第二步：加入20ml阻泡剂，具体采用聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯甘油醚均可。