本发明属于过渡金属氧化物制备技术领域，尤其涉及一种d50:30-40μm的大颗粒四氧化三钴的制备方法。
背景技术
四氧化三钴是一种重要的过渡金属氧化物。通常作为生产硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的主要原料以及化学工业中的催化剂和染料。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。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。
技术实现要素：
为了提高四氧化三钴颗粒在锂离子电池中的应用性能，本发明以较小颗粒粒度的四氧化三钴为原料制备较大颗粒粒度的四氧化三钴，并成功将四氧化三钴颗粒粒度控制在d50:30-40μm，通过将四氧化三钴颗粒粒度增大至d50:30-40μm可以提高锂电池材料的振实密度，进而增加电池容量。本发明制得的四氧化三钴颗粒强度，均匀度都能达到电池材料所需。且方法简单好控制，可批量化生产。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种d50:30-40μm的大颗粒四氧化三钴的制备方法，包括如下步骤：
(1)将原始颗粒粒度在6-7μm左右的四氧化三钴和纯水加入到反应釜中，并控制纯水与四氧化三钴的质量比为10-25:1，搅拌至四氧化三钴被完全浸润后(搅拌时间优选1小时)，继续搅拌并缓慢滴加浓度为40-80％的醋酸溶液，并控制加入的醋酸溶中醋酸与四氧化三钴的质量比为0.5-1.5:1，滴加结束后再继续搅拌至均匀分散并改性完全，得到改性后的溶液。
(2)称取与四氧化三钴质量比为0.1-0.3:1的聚丙烯酰胺，再加入纯水，经加热搅拌配置成浓度为0.8-1.5％的聚丙烯酰铵溶液，然后滴入步骤(1)中改性后的溶液中，并以20-40转/分钟的速度搅拌，让其结合成均匀的大颗粒状，滴加完后搅拌均匀后，静置1-2小时，然后用常温纯水清洗至ph为6-7并且把多余的聚丙烯酰胺洗掉，然后抽滤至不再有滤液，再将滤饼放入烘箱以120-135℃烘干。然后再在500-700℃下灼烧1.5-2.5小时取出，得到d50:30-40μm的均匀大颗粒四氧化三钴，为了使颗粒尺寸更加均匀，可以使用40目的筛网进行过筛，本发明制备的氧化钴颗粒经40目筛网后，产率在99.5％以上。
以逐滴滴加这种缓慢滴加醋酸溶液的方式，可以让醋酸与氧化物充分接触，为了让其浸润更完全，更好控制颗粒尺寸及均匀度，作为优选，步骤(1)中醋酸溶液的滴加速度为：每秒钟滴加醋酸溶液总体积的1/2400-1/1000。
为了得到尺寸更均匀分布的目标颗粒，优选的，步骤(2)中聚丙烯酰胺溶液浓度配制为1％，，静置时间为1小时。
优选的，步骤(2)中烘干温度为135℃，灼烧温度为600℃，灼烧时间为2小时。
本发明取得的有益效果如下：
1)本发明制得的四氧化三钴颗粒粒度控制在d50:30-40μm，尺寸分布均匀。制得的四氧化三钴颗粒强度，均匀度都能达到电池材料所需。
2)实验所用原料廉价易得，制备方法简单易行，适合大批量生产，且产率在99.5％以上。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1：
一种d50:30-40μm的大颗粒四氧化三钴的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取普通四氧化三钴20克，原始颗粒在6-7μm左右，加入的纯水500ml,搅拌1小时，完全浸润后，加入的冰醋酸为30ml，配制成50％的醋酸溶液，以每秒钟滴加醋酸溶液总体积的1/1000的速度缓慢滴加结束后再继续搅拌均匀至改性完全，得到改性后的溶液。
(2)称取2克聚丙烯酰铵，加入纯水为200ml，经加热搅拌成有粘性的液体，即配置成浓度为1％的聚丙烯酰胺溶液，然后向其中滴入步骤(1)中改性后的溶液中，缓慢搅拌并控制搅拌速度为20-40转/分钟，让其结合成均匀的大颗粒状，滴加完后搅拌均匀后静置，1小时后用常温纯水清洗，清洗的纯水为4l，清洗至ph为6-7并且把多余的聚丙烯酰胺洗掉。抽滤至最干状态(不再有滤液)，再将滤饼放入烘箱以135℃烘干。然后再在600℃灼烧2小时取出，得到均匀大颗粒四氧化三钴。经欧美克检测d50为31.05μm，使用40目筛网过筛后产率为99.7％。
实施例2
一种d50:30-40μm的大颗粒四氧化三钴的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取普通四氧化三钴1kg，原始颗粒在6-7μm左右，加入的纯水25l，搅拌1小时，完全浸润后，加入的冰醋酸1.2l，配制成60％的醋酸溶液，以每秒钟滴加醋酸溶液总体积的1/2400的速度缓慢滴结束后再继续搅拌均匀至改性完全，得到改性后的溶液。
(2)称取100克聚丙烯酰铵，加入纯水为10l，经加热搅拌成有粘性的液体，即配置成浓度为1％的聚丙烯酰胺溶液，然后向其中滴入步骤(1)中改性后的溶液中，缓慢搅拌并控制搅拌速度为20-40转/分钟，让其结合成均匀的大颗粒状，滴加完后搅拌均匀后静置，1小时后用常温纯水清洗，清洗的纯水为200l。抽滤至最干状态(不再有滤液)，再将滤饼放入烘箱以135℃烘干。然后再在600℃灼烧2小时取出，得到均匀大颗粒四氧化三钴，经欧美克检测d50为34.21μm，使用40目筛网过筛后产率为99.7％。
对比实施例1
(1)称取普通四氧化三钴1kg，原始颗粒在6-7μm左右，加入的纯水25l，搅拌1小时，完全浸润。
(2)称取100克聚丙烯酰铵，加入纯水为10l，经加热搅拌成有粘性的液体，即配置成浓度为1％的聚丙烯酰胺溶液，然后向其中滴入步骤(1)中的溶液中，缓慢搅拌并控制搅拌速度为20-40转/分钟，聚丙烯酰铵会溶解在水中，不与四氧化三钴结合，原四氧化三钴粉体沉淀在底部。清洗后放入烘箱以135℃烘干。然后再在600℃灼烧2小时取出，得到四氧化三钴。得到的四氧化三钴使用40目筛网过筛后，欧美克检测d50为6-7μm。
对比实施例2
(1)称取普通四氧化三钴1kg，原始颗粒在6-7μm左右，加入的纯水25l，搅拌1小时，完全浸润后，加入的硝酸1.2l，配制成60％的稀硝酸溶液，以每秒钟滴加醋酸溶液总体积的1/1000的速度缓慢滴加结束后再继续搅拌均匀至改性完全，得到改性后的溶液。
(2)称取100克聚丙烯酰铵，加入纯水为10l，经加热搅拌成有粘性的液体，即配置成浓度为1％的聚丙烯酰胺溶液，然后向其中滴入步骤(1)中改性后的溶液中，缓慢搅拌并控制搅拌速度为20-40转/分钟，有部分聚丙烯酰铵与很少部分四氧化三钴结合，其余四氧化三钴搅拌静置后沉淀在底部。取出纯水洗净，抽滤至最干状态(不再有滤液)，再将滤饼放入烘箱以135℃烘干。然后再在600℃灼烧2小时取出，得到四氧化三钴。得到的四氧化三钴使用40目筛网过筛后，经欧美克检测d50为13.32μm。