專利名稱：小粒徑碳酸鈷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小粒徑碳酸鈷的制備方法，主要用于制備鈷粉、氧化鈷、氧化亞鈷、鋰 離子電池正極材料鈷酸鋰及其衍生產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
碳酸鈷粉末被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)鈷鹽、選礦劑、鎳氫電池添加劑、偽裝涂料和化學(xué)溫 度指示劑、微量元素肥料、飼料及陶瓷等行業(yè)，尤其在電池行業(yè)中用來(lái)作為高活性碳酸鈷的 必備材料，要求其純度高、粒度細(xì)、粒度分布窄等。近年來(lái)，我國(guó)一直是鈷的消費(fèi)大國(guó)，由于 國(guó)內(nèi)外電池行業(yè)的迅猛發(fā)展，鈷用量急劇上升。從2002年起，我國(guó)電池行業(yè)鈷粉需求量已 超過(guò)硬質(zhì)合金行業(yè)，成為國(guó)內(nèi)鈷消費(fèi)的第一大行業(yè)。小粒徑碳酸鈷作為高端鈷酸鋰的必備 材料，特別是用作鎳氫電池活化劑-氧化亞鈷粉，不僅化學(xué)成分要求苛刻，而且物化性能要 求更高。老式碳酸鈷生產(chǎn)工藝多為間歇式反應(yīng)，由于難于控制反應(yīng)溫度及反應(yīng)溶液PH值， 導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程容易產(chǎn)生堿過(guò)量，生成堿式碳酸鈷，導(dǎo)致碳酸鈷顆粒粒 度分布不均，顆粒團(tuán)聚及顆粒粒度過(guò)大的問(wèn)題出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小粒徑碳酸鈷的制備方法，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，通 過(guò)控制合成工藝合成的小粒徑碳酸鈷粉體流動(dòng)性好，粒徑小，粒度分布均勻，比表面積大， 能合成出活性優(yōu)良及比表面積大的氧化亞鈷粉。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該制備方法包括以下步驟
①用去離子水將工業(yè)級(jí)的鈷鹽與添加劑配制成A溶液，A溶液中鈷鹽濃度為0.IM 10M、添加劑濃度為0. 05M 5M ；
②用去離子水將工業(yè)級(jí)的沉淀劑與絡(luò)合劑配制成B溶液，B溶液中沉淀劑濃度為 0. IM 10M、絡(luò)合劑濃度為0. 05M 5M ；
③打開(kāi)反應(yīng)容器，投入容器1/10 3/10容積的去離子水作為底水，底水加熱到30°C IOO0C，在強(qiáng)烈攪拌下，A溶液和B溶液按體積比1 1 1 5加入反應(yīng)器中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，控 制PH值6 10，反應(yīng)時(shí)間4 IOh ；
④反應(yīng)生成的沉淀溢流進(jìn)入洗滌過(guò)濾裝置，將沉淀洗滌至雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在 7士0. 5，過(guò)濾，濾餅在80 120°C的烘箱中烘2 10小時(shí)，得小粒徑碳酸鈷粉體。其中，所述鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷中的一種。其中，所述添加劑為檸檬酸銨、草酸銨中的一種。其中，所述沉淀劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的一種。其中，所述絡(luò)合劑為氨水、檸檬酸、EDTA 二鈉中的一種。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、在制備的過(guò)程中可有效的控制產(chǎn)品的粒度、密度，生產(chǎn)出粒徑小、粒度分布均勻及比表面積大的產(chǎn)品。2、本方法制備的碳酸鈷的化學(xué)成份和物理性能均可滿足鎳氫電池活化劑的化學(xué) 成份和物理性能的要求。3、本方法制備的碳酸鈷是一種粒徑小、粒度分布均勻及比表面積大的化合物，該 材料合成工藝簡(jiǎn)單、成本低、粒徑可以控制，并且容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。具體的實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實(shí)施例不能理解為 是對(duì)技術(shù)解決方案的限制。實(shí)施例1
用去離子水將氯化鈷配成0. 1M、檸檬酸銨配成0. 05M的A溶液，用去離子水將碳酸鈉 配成0. 1M、氨水配成0. 05M的B溶液，打開(kāi)反應(yīng)容器的攪拌，投入容器1/10容積的去離子水 作為底水，將底水加熱到30°C，A溶液以5ml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，B溶液以5ml/ min的流速加入到反應(yīng)容器中，控制PH值為6，反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)生成的沉淀溢流到洗滌過(guò) 濾設(shè)備，將沉淀洗滌至雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在6. 5，過(guò)濾，濾餅80°C烘10小時(shí)，烘干后 過(guò)80目篩得純度為3 99%的小粒徑碳酸鈷粉體。實(shí)施例2:
用去離子水將氯化鈷配成2. 5M、草酸銨配成1. 75M的A溶液，用去離子水將碳酸氫銨 配成2. 5M、氨水配成1. 75M的B溶液，打開(kāi)反應(yīng)容器的攪拌，投入容器1/5容積的去離子水 作為底水，將底水加熱到50°C，A溶液以5ml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，B溶液以IOml/ min的流速加入到反應(yīng)容器中，控制PH值為7，反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)生成的沉淀溢流到洗滌過(guò) 濾設(shè)備，將沉淀洗滌至雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在7，過(guò)濾，濾餅在100°C烘6小時(shí)，烘干后 過(guò)80目篩得純度為3 99%的小粒徑碳酸鈷粉體。實(shí)施例3:
用去離子水將硝酸鈷配成5. 0M、檸檬酸銨配成2. 5M的A溶液，用去離子水將碳酸氫 鈉配成5. 0M、檸檬酸配成2. 5M的B溶液，打開(kāi)反應(yīng)容器的攪拌，投入容器3/10容積的去離 子水作為底水，將底水加熱到60°C，A溶解以5ml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，B溶液以 15ml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，控制PH值為8，反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)生成的沉淀溢流到洗 滌過(guò)濾設(shè)備，將沉淀洗滌至雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在7. 5，過(guò)濾，濾餅在120°C烘2小時(shí)， 烘干后過(guò)80目篩得純度為3 99%的小粒徑碳酸鈷粉體。實(shí)施例4:
用去離子水將硫酸鈷配成7. 5M、草酸銨配成3. 75M的A溶液，用去離子水將碳酸鈉配 成7. 5M、EDTA 二鈉配成3. 75M的B溶液，打開(kāi)反應(yīng)容器的攪拌，投入容器1/10容積的去離 子水作為底水，將底水加熱到80°C，A溶解以lOml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，B溶液以 40ml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，控制PH值為9，反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)生成的沉淀溢流到洗 滌過(guò)濾設(shè)備，將沉淀洗滌至雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在7，過(guò)濾，濾餅在100°C烘4，烘干后過(guò) 80目篩得純度為3 99%的小粒徑碳酸鈷粉體。實(shí)施例5:
用去離子水將硝酸鈷配成10M、草酸銨配成5M的A溶液，用去離子水將碳酸氫銨配成 10M、檸檬酸配成5M的B溶液，打開(kāi)反應(yīng)容器的攪拌，投入容器3/10容積的去離子水作為底水，A溶液以5ml/min的流速加入到反應(yīng)容器中，B溶液以20ml/min的流速加入到反應(yīng) 容器中，控制PH值為10，反應(yīng)4小時(shí)，反應(yīng)生成的沉淀溢流到洗滌過(guò)濾設(shè)備，將沉淀洗滌至 雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在7. 5，過(guò)濾，濾餅在120°C烘2小時(shí)，烘干后過(guò)80目篩得純度為 ^ 99%的小粒徑碳酸鈷粉體。 實(shí)施例1-5制得的小粒徑碳酸鈷為紅色單斜晶系結(jié)晶，平均粒徑< 5 μ m，松裝密 度 0. 3 0. 5g/cm3，比表面積 10 20m2/g，Co% 纟 45%。
權(quán)利要求
1.小粒徑碳酸鈷的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟①用去離子水將工業(yè)級(jí)的鈷鹽與添加劑配制成A溶液，A溶液中鈷鹽濃度為0.IM 10M、添加劑濃度為0. 05M 5M ；②用去離子水將工業(yè)級(jí)的沉淀劑與絡(luò)合劑配制成B溶液，B溶液中沉淀劑濃度為 0. IM 10M、絡(luò)合劑濃度為0. 05M 5M ；③打開(kāi)反應(yīng)容器，投入容器1/10 3/10容積的去離子水作為底水，底水加熱到30°C IOO0C，在強(qiáng)烈攪拌下，A溶液和B溶液按體積比1 1 1 5加入反應(yīng)器中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，控 制PH值6 10，反應(yīng)時(shí)間4 IOh ；④反應(yīng)生成的沉淀溢流進(jìn)入洗滌過(guò)濾裝置，將沉淀洗滌至雜質(zhì)含量合格，洗滌水PH在 7士0. 5，過(guò)濾，濾餅在80 120°C的烘箱中烘2 10小時(shí)，得小粒徑碳酸鈷粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小粒徑碳酸鈷的制備方法，其特征在于所述鈷鹽為氯化鈷、 硫酸鈷、硝酸鈷中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小粒徑碳酸鈷的制備方法，其特征在于所述添加劑為檸檬 酸銨、草酸銨中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小粒徑碳酸鈷的制備方法，其特征在于所述沉淀劑為碳酸 鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小粒徑碳酸鈷的制備方法，其特征在于所述絡(luò)合劑為氨水、 檸檬酸、EDTA 二鈉中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了小粒徑碳酸鈷的制備方法，包括以下步驟用去離子水將工業(yè)級(jí)的鈷鹽與添加劑配制成鈷鹽濃度為0.1M～10M、添加劑濃度為0.05M～5M的A溶液；用去離子水將工業(yè)級(jí)的沉淀劑與絡(luò)合劑配制成沉淀劑濃度為0.1M～10M、絡(luò)合劑濃度為0.05M～5M的B溶液；反應(yīng)容器中投入容器1/10～3/10容積的去離子水，A溶液和B溶液按體積比1:1～1:5加入反應(yīng)器中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，控制pH值6～10，反應(yīng)時(shí)間4～10h；反應(yīng)生成的沉淀溢流進(jìn)入洗滌過(guò)濾裝置，將沉淀洗滌至洗滌水pH7±0.5，過(guò)濾，濾餅在80～120℃的烘箱中烘2～10小時(shí)，得小粒徑碳酸鈷粉體。本發(fā)明通過(guò)控制合成工藝制得的小粒徑碳酸鈷粉體流動(dòng)性好，粒徑小，粒度分布均勻，比表面積大，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01G51/06GK102115214SQ20111002753
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者伍儒鋒, 喻國(guó)強(qiáng), 左小虎, 昌旭初 申請(qǐng)人:江蘇方舟新能源股份有限公司