[发明专利]一种半连续球形碳酸钴的制备方法

说明书

本发明公开了一种半连续球形碳酸钴的制备方法，包括：将碳酸氢铵溶液和钴盐溶液同时加入到含碳酸氢铵底液的反应釜中，调节反应温度和搅拌速度，恒定钴盐溶液的加入速率，同时控制pH值在成核反应1h内和12h后分别为7.3‑7.6和7.1‑7.4，反应22‑24h，继续同时加入碳酸氢铵溶液和钴盐溶液，调节反应温度和搅拌速度，增大钴盐溶液的加入速率，并通过调整碳酸氢铵溶液的加入速率控制晶化反应的pH值恒定为7.1‑7.4，反应至碳酸钴生长至预设大小，结束反应，加水离心洗涤，干燥即得；本发明的方法反应温度低，生产效率高，工艺简单可控，所得产品球形度高，粒径均匀分布，振实密度高，应用前景广阔。

技术领域

本发明锂离子电池正极材料制备技术领域，更具体地，涉及一种半连续球形碳酸钴的制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，科技速度日益加快，信息化的社会已经到来，推动着电子产品的不断更新，在电子产品上应用广泛的锂电池产品也层出不穷，如今锂电池产品中仍然是以钴酸锂为正极材料作为主流产品。此外，由于钴酸锂主要是由四氧化三钴和碳酸锂或氢氧化锂烧结而成，其中，四氧化三钴是由碳酸钴焙烧而来，因此，决定钴酸锂品质的重要因素是碳酸钴，其振实密度、比表面积、电镜形貌对最终的正极材料起着至关重要的影响。

在现有技术中，最常见的碳酸钴的生产方法是使用氯化钴和碳酸氢氨在高温条件下进行反应，然而，在反应过程中，由于局部反应剧烈，颗粒生长过快，形貌各异，不利于生产较为稳定的产品，其原因是由于沉淀反应不断的发生，反应釜中PH值在不断发生变化，钴盐溶液的流量和碳酸氢铵溶液流量的变化都会造成局部PH值偏高或偏低，进而导致小颗粒或块状晶型的产生，最终对于后期的四氧化三钴焙烧制作成电池正极材料的性能有极大的影响，从而导致电池产品的一致性差。

近年来，人们对传统方法生产碳酸钴产品提出更为苛刻的要求，碳酸钴产品不仅需要较高的球形度，而且还需要较高的振实密度，同时对其产量和产品中小颗粒的含量的要求也日益严格。公开号为CN 101973592A的中国发明专利申请提供了一种高比重球形碳酸钴的制备方法，其产品球形度高，但其反应温度高，且振实密度尚无法满足实际应用的需要。

综上所述，在已有研究成果的基础上，克服现有碳酸钴的制备方法中所存在的缺陷，研究开发一种反应温度较低、振实密度高、球形度高且粒径均匀分布的半连续球形碳酸钴的制备方法具有重要的理论和实际意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种半连续球形碳酸钴的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种半连续球形碳酸钴的制备方法，包括：

S1、均匀成核：将碳酸氢铵溶液和钴盐溶液同时加入到含碳酸氢铵底液的反应釜中，控制反应温度和搅拌速度分别为46-52℃和800-1100rpm，恒定钴盐溶液的加入速率，同时控制pH值在成核反应1h内和12h后分别为7.3-7.6和7.1-7.4，反应22-24h；

S2、生长晶化：

继续采用同时加料的方式加入碳酸氢铵溶液和钴盐溶液，控制反应温度和搅拌速度分别为46-52℃和700-950rpm，增大钴盐溶液的加入速率，同时控制晶化反应的pH值恒定为7.1-7.4，反应直至碳酸钴生长至预设大小，结束反应；

S3、洗涤干燥：将步骤S2中得到的沉淀物料加水离心洗涤，干燥即得所述球形碳酸钴。

在上述技术方案中，所述碳酸氢铵底液的pH值为7.9-8.8。

在上述技术方案中，所述钴盐溶液浓度以金属钴量计为100-150g/L，所述钴盐溶液的加入速率为180-360L/h。

在上述技术方案中，所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴和醋酸钴中的任意一种。