一种类球形碱式碳酸钴的制备方法与流程

[0001]
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种类球形碱式碳酸钴的制备方法。


背景技术：

[0002]
钴酸锂电极材料具有较高的比容量和良好的循环稳定性能，是目前广泛应用于3c领域的正极材料，作为钴酸锂的前驱体(碱式碳酸钴)，决定了电池材料的性能。
[0003]
传统的碱式碳酸钴生产方法大多采用钴盐溶液与沉淀剂(如碳酸钠)并流沉淀，这种方式合成的碱式碳酸钴产品颗粒小、团聚严重、球形性差，不能直接应用于钴酸锂电池材料的前驱体。中国专利cn201910364718.1引用了磁性诱导形核原理，通过在合成碱式碳酸钴时外加磁场的方式降低形核过饱和度，缩短诱导形核期，制备的产品颗粒均匀、球形形貌效果好，改变了传统制备工艺，但是规模化生产时，大范围磁场化会导致各带磁设备受到干扰。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中的问题，本发明提供一种工艺简单、能耗较低、易于产业化的类球形碱式碳酸钴的制备方法。
[0005]
本发明采用以下技术方案：
[0006]
一种类球形碱式碳酸钴的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0007]
(1)在反应釜内先加入纯水作为底液，用氨水将反应釜内ph调节为7～10，将反应釜搅拌转速调至130-170转/分钟，将反应釜加热至40℃-60℃；
[0008]
(2)以并流的方式向反应釜内加入反应物料钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂，得到前驱体；向反应釜内加入反应物料的过程中保持反应釜内ph为7～10、游离氨为5g/l-7g/l；
[0009]
(3)当前驱体颗粒的粒径达到9μm-10μm时，将反应釜搅拌转速调节至60-80转/分钟；当前驱体颗粒的平均粒度为19μm-20μm时，停止向反应釜内加入反应物料；
[0010]
(4)将平均粒度为19μm-20μm的前驱体颗粒在反应釜内保温陈化、过滤、烘干，得到类球形碱式碳酸钴。
[0011]
根据上述的类球形碱式碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)中氨水的浓度为90g/l～110g/l。
[0012]
根据上述的类球形碱式碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)中络合剂为氨水或乙二胺。
[0013]
根据上述的类球形碱式碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)中向反应釜内加入的钴盐溶液的浓度为100g/l～120g/l、碳酸钠溶液的浓度为210g/l～260g/l、络合剂的浓度为80g/l-90g/l。
[0014]
根据上述的类球形碱式碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(2)中向反应釜内加入的钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂的体积比为6:(7～8):(0.1～0.4)。
[0015]
根据上述的类球形碱式碳酸钴的制备方法，其特征在于，步骤(1)中底液纯水的加
入量为反应釜体积的1/4～1/3。
[0016]
本发明的有益技术效果：本发明在合成碱式碳酸钴的过程中，采取氨水或者乙二胺作为络合剂，在合成过程中，将氨水或者乙二胺络合剂并流加入反应体系，控制反应体系中游离氨的浓度，制备出了高品质的大颗粒碱式碳酸钴产品。本发明工艺简单、能耗较低、易于产业化。
附图说明
[0017]
图1是实施例1中制备的大颗粒碱式碳酸钴产品的扫描电子显微镜照片；
[0018]
图2是图1的局部放大图；
[0019]
图3是实施例2中制备的大颗粒碱式碳酸钴产品的扫描电子显微镜照片；
[0020]
图4是图3的局部放大图；
[0021]
图5是实施例3中制备的大颗粒碱式碳酸钴产品的扫描电子显微镜照片；
[0022]
图6是图5的局部放大图。
具体实施方式
[0023]
本发明的一种类球形碱式碳酸钴的制备方法，包括如下步骤：
[0024]
(1)在反应釜内先加入纯水作为底液，用氨水将反应釜内ph调节为7～10，氨水的浓度为90g/l～110g/l。底液纯水的加入量为反应釜体积的1/4～1/3。将反应釜搅拌转速调至130-170转/分钟，迅速加热并将反应釜温度稳定在40℃-60℃；
[0025]
(2)保持步骤(1)的工艺条件，采用同时进料的方式，以并流的方式向反应釜内加入反应物料钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂，得到前驱体；络合剂为氨水或乙二胺。向反应釜内加入反应物料的过程中保持反应釜内ph为7～10、游离氨为5g/l-7g/l；向反应釜内加入的钴盐溶液的浓度为100g/l～120g/l、碳酸钠溶液的浓度为210g/l～260g/l、络合剂的浓度为80g/l-90g/l。向反应釜内加入的钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂的体积比为6:(7～8):(0.1～0.4)。
[0026]
(3)当前驱体颗粒的粒径达到9μm-10μm时，将反应釜搅拌转速调节至60-80转/分钟；继续合成至前驱体颗粒的平均粒度(d50)为19μm-20μm时，停止向反应釜内加入反应物料。
[0027]
(4)将平均粒度为19μm-20μm的前驱体颗粒在反应釜内保温陈化、过滤、烘干，得到类球形碱式碳酸钴。
[0028]
实施例1
[0029]
在反应釜内先加入20l纯水作为底液，用氨水将反应釜内ph调节为7.0～8.0。将反应釜搅拌转速调至150转/分钟，迅速加热并将反应釜温度稳定在55℃。保持上述工艺条件，采用同时进料的方式，以并流的方式向反应釜内加入反应物料钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂氨水，得到前驱体；钴盐溶液中钴含量为108g/l、碳酸钠溶液的浓度为220g/l、络合剂氨水的浓度为80g/l；钴盐溶液加入到反应釜的进料流量为3.6l/h，碳酸钠溶液加入到反应釜的进料流量为4.5l/h～5.0l/h，络合剂氨水加入到反应釜的进料流量为0.1l/h～0.2l/h。向反应釜内加入反应物料的过程中保持反应釜内ph为7.0～8.0、游离氨为5g/l-6g/l。当前驱体颗粒的粒径达到9μm-10μm时，将反应釜搅拌转速调节至60转/分钟；继续合成至前驱体
颗粒的平均粒度(d50)为19μm-20μm时，停止向反应釜内加入反应物料。将平均粒度为19μm-20μm的前驱体颗粒在反应釜内保温陈化、过滤、烘干，得到类球形碱式碳酸钴。
[0030]
实施例2
[0031]
在反应釜内先加入30l纯水作为底液，用氨水将反应釜内ph调节为8.0～9.0。将反应釜搅拌转速调至150转/分钟，迅速加热并将反应釜温度稳定在55℃。保持上述工艺条件，采用同时进料的方式，以并流的方式向反应釜内加入反应物料钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂氨水，得到前驱体；钴盐溶液中钴含量为110g/l、碳酸钠溶液的浓度为240g/l、络合剂氨水的浓度为90g/l；钴盐溶液加入到反应釜的进料流量为4l/h，碳酸钠溶液加入到反应釜的进料流量为5.0l/h～7.0l/h，络合剂氨水加入到反应釜的进料流量为0.2l/h～0.4l/h。向反应釜内加入反应物料的过程中保持反应釜内ph为8.0～9.0、游离氨为5g/l-6g/l。当前驱体颗粒的粒径达到9μm-10μm时，将反应釜搅拌转速调节至60转/分钟；继续合成至前驱体颗粒的平均粒度(d50)为19μm-20μm时，停止向反应釜内加入反应物料。将平均粒度为19μm-20μm的前驱体颗粒在反应釜内保温陈化、过滤、烘干，得到类球形碱式碳酸钴。
[0032]
实施例3
[0033]
在反应釜内先加入30l纯水作为底液，用氨水将反应釜内ph调节为9.0～10.0。将反应釜搅拌转速调至150转/分钟，迅速加热并将反应釜温度稳定在55℃。保持上述工艺条件，采用同时进料的方式，以并流的方式向反应釜内加入反应物料钴盐溶液、碳酸钠溶液、络合剂氨水，得到前驱体；钴盐溶液中钴含量为120g/l、碳酸钠溶液的浓度为260g/l、络合剂氨水的浓度为90g/l；钴盐溶液加入到反应釜的进料流量为5l/h，碳酸钠溶液加入到反应釜的进料流量为6.0l/h～8.0l/h，络合剂氨水加入到反应釜的进料流量为0.2～0.4l/h。向反应釜内加入反应物料的过程中保持反应釜内ph为8.0～9.0、游离氨为5g/l-6g/l。当前驱体颗粒的粒径达到9μm-10μm时，将反应釜搅拌转速调节至60转/分钟；继续合成至前驱体颗粒的平均粒度(d50)为19μm-20μm时，停止向反应釜内加入反应物料。将平均粒度为19μm-20μm的前驱体颗粒在反应釜内保温陈化、过滤、烘干，得到类球形碱式碳酸钴。
[0034]
以上所述，为本发明的较佳实施例，凡依据本发明的技术实质对以上实施例做任何形式的简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围。