一種動力鋰離子電池用高活性球形四氧化三鈷及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種新能源汽車動力電池用高活性小顆粒高振實密度的球形四氧化三鈷及其制備方法。通過貫穿整個反應的pH的調(diào)控，先高溫高pH值生成大量小而密的顆粒，溢流后緩慢降低pH使顆粒由內(nèi)向外密度降低，表面積增大，穩(wěn)定pH，直至達到標準；溢流進濃密機濃縮后漿料回流，使粒徑未達標的料繼續(xù)反回反應釜，利用了濃密機的特性，改變物料在反應釜中的停留時間，從而控制顆粒的粒徑，本發(fā)明專利技術(shù)得到材料，雜質(zhì)含量低，振實密度高，比表面積高，活性高且粒度分布集中。

High activity spherical four oxide three cobalt for power lithium ion battery and preparation method thereof

The preparation method with high tap density and high activity small particles of spherical four oxidation three cobalt and method of the invention provides a battery of new energy vehicles. Through the regulation of pH throughout the reaction, high temperature and high pH value to generate a large number of small dense particles, the particles of pH decreased slowly after the overflow from the inside out density decreased, increased surface area, stable pH, until it reaches the standard; overflow into thickener concentrated slurry reflux, make the particle size did not meet the expected to reverse back to the reactor, using the characteristic of thickener, changing the residence time of material in the reactor, so as to control the particle size, the obtained material, low content of impurities, high tap density, high surface area, high activity and size distribution.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種動力鋰離子電池用高活性球形四氧化三鈷及其制備方法
本專利技術(shù)屬于動力鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種正極材料的原料，高活性小粒徑高振實密度的球形四氧化三鈷及其制備方法。
技術(shù)介紹
隨著科技的不斷進步，各行各業(yè)對動力電池的電量需求越來越高，同等體積下的電池電量也隨著各項科技的進步，逐步在提升著。其中途徑之一，就是加大原料的緊實度。本專利技術(shù)就是針對顆粒緊實度的，顆粒越大振實密度會越高，然而隨著顆粒的增大，顆粒之間的間隙變大，振實的增長程度會緩慢，且顆粒大了，制造難度增加。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種生產(chǎn)正極材料的原料，高活性小粒徑高振實密度球形四氧化三鈷顆粒，通過控制制備工藝，得到特定粒徑分布的顆粒，本專利技術(shù)提供的四氧化三鈷顆粒具有較高的比表面積，具有較高的活性，并且小顆粒填入超大顆粒之間，使顆粒的振實密度提高，提高了材料的能量密度。本專利技術(shù)所制得球形四氧化三鈷，形貌為球形，粒度分布集中，振實密度高，比表面積高，流動性能好，雜質(zhì)含量低，磁性異物含量低；本專利技術(shù)的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)能高，能耗低，工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)濟效率可觀。具體的，本專利技術(shù)提供了一種高活性小顆粒大振實密度球形四氧化三鈷顆粒，所述四氧化三鈷顆粒的振實密度為2.31-2.53g/cm3，比表面積3.54-4.52m2/g，粒徑分布為：D10=1.88-2.03μm，D50=2.70-2.85μm，D90=3.77-3.98μm。進一步的，本專利技術(shù)提供一種制備四氧化三鈷顆粒的方法，其中包括以下步驟：（1）配置鈷鹽溶液1：取可溶性鈷鹽溶于去離子水中，配制濃度為120-140g/L鈷鹽溶液，向其中加入絡合劑EDTA，所述EDTA與鈷離子的摩爾比為0.011-0.013：1；（2）配置氫氧化鈉溶液2：將氫氧化鈉溶于去離子水中，配置濃度為30-34%氫氧化鈉溶液；（3）配置底液，向反應釜中加入去離子水，直到水位到達攪拌葉以上，加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)底液的pH至10.5-11.5，將反應釜內(nèi)溫度升溫至71-75℃，向底液中不斷通入高純空氣，空氣流量為23-27m3/h；（4）保持反應釜內(nèi)的溫度以及空氣流量，將步驟1得到的鈷鹽溶液1和步驟2得到的氫氧化鈉溶液2并流加入到反應釜中，所述鈷鹽溶液1的流量為200-400L/h，調(diào)節(jié)氫氧化鈉溶液2的流量，使反應釜中的溶液pH值保持在10.5-11.5，直到反應釜內(nèi)溶液溢流；（5）溢流開始后，調(diào)節(jié)所述氫氧化鈉溶液2的流量，逐步降低反應釜內(nèi)的pH，pH下降速度以每小時0.15-0.25個pH下降，直到pH下降至9.7-9.9后，保持pH為9.7-9.9的穩(wěn)定狀態(tài)；同時將反應釜溢流出的料排入濃密機，濃密機對溢流的物料進行濃縮，將濃密機濃縮得到的漿料返流回反應釜，返流漿料的流速為0.8-1.2m3/h；（6）對反應釜內(nèi)的粒徑進行監(jiān)控，當反應釜內(nèi)物料的平均粒徑達到2.70-2.85μm后，將物料抽出，物料經(jīng)離心機進行分離，用60-80℃的去離子水洗滌，90-110℃下干燥脫水；（7）干燥后的物料在空氣的氣氛中300-500℃燒結(jié)，得到球形的四氧化三鈷顆粒；所述四氧化三鈷顆粒的振實密度為2.31-2.53g/cm3,比表面積3.54-4.52m2/g，粒徑分布為：D10=1.88-2.03μm，D50=2.70-2.85μm，D90=3.77-3.98μm。進一步的，所述鈷鹽溶液的濃度為130g/L；EDTA與鈷離子的摩爾比為0.012：1；所述鈷鹽選自氯化鈷，硝酸鈷，硫酸鈷。進一步的，氫氧化鈉溶液濃度為32%；進一步的，步驟3中，水位到達攪拌葉以上50-100cm；進一步的，底液的pH為11；進一步的，反應釜內(nèi)溫度升溫至73℃；進一步的，空氣流量為25m3/h；進一步的，溢流后，pH以每小時0.2下降至9.8并保持穩(wěn)定；進一步的，返流漿料的流速為1.0m3/h。本專利技術(shù)取得了如下的有益效果：1、貫穿整個反應的pH的調(diào)控，高pH高溫時，鈷鹽和堿液反應，瞬間生成大量小顆粒，所述小顆粒為之后的繼續(xù)結(jié)晶提供核體，反應釜中物料在高pH的釜中停留時間越長，顆粒密度越大；達到溢流后，逐漸降低pH，直至穩(wěn)定pH值，高濃度的小顆粒，在反應釜中逐步長大，隨著pH值降低，顆粒粒徑增長速度變慢，使顆粒由內(nèi)向外密度逐步降低，比表面積增大，這樣生成的材料振實密度高、活性高，雜質(zhì)鈉也可以控制在合理范圍內(nèi)；2、溢流進濃密機濃縮后漿料回流，使粒徑未達標的料返回反應釜，利用了濃密機的特性，改變物料在反應釜中的停留時間，從而控制粒度分布，并且隨著顆粒濃度提高、數(shù)目增加，使顆粒粒徑整體增長速度變慢；3、監(jiān)控料液的情況和粒徑，直至粒徑合格，該反應除開始大量生成的小顆粒，隨著反應的進行，其余時間基本不生成小顆粒，故顆粒分布集中；4、用熱的去離子水洗滌、再脫水；在含氧氣氛中經(jīng)低溫燒結(jié)進行二次氧化去除含結(jié)晶水的四氧化三鈷中的結(jié)晶水，得到雜質(zhì)含量低、振實密度高、比表面積高、粒度分布集中高活性四氧化三鈷產(chǎn)品。具體實施方式：本專利技術(shù)下面將通過具體的實施例進行更詳細的描述，但本專利技術(shù)的保護范圍并不受限于這些實施例。實施例1（1）配置鈷鹽溶液1：取氯化鈷溶于去離子水中，配制濃度為130g/L氯化鈷溶液，向其中加入絡合劑EDTA，所述EDTA與鈷離子的摩爾比為0.012：1；（2）配置氫氧化鈉溶液2：將氫氧化鈉溶于去離子水中，配置濃度為32%氫氧化鈉溶液；（3）配置底液，向8m3的反應釜中，加入去離子水，直到水位到達攪拌葉以上50cm，加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)底液的pH至11，將反應釜內(nèi)溫度升溫至73℃，向底液中不斷通入高純空氣，空氣流量為25m3/h；（4）將步驟1得到的鈷鹽溶液1和步驟2得到的氫氧化鈉溶液2并流加入到反應釜中，所述鈷鹽溶液1的流量為260L/h，調(diào)節(jié)氫氧化鈉溶液2的流量，使反應釜中的溶液pH值保持在11，直到反應釜內(nèi)溶液溢流；（5）溢流開始后，調(diào)節(jié)所述氫氧化鈉溶液2的流量，逐步降低反應釜內(nèi)的pH，pH下降速度以每小時0.2個pH下降，直到pH下降至9.8后，保持pH為9.8的穩(wěn)定狀態(tài)；同時將反應釜溢流出的料排入濃密機，濃密機對溢流的物料進行濃縮，將濃密機濃縮得到的漿料返流回反應釜，返流漿料的流速為1.0m3/h；（6）對反應釜內(nèi)的粒徑進行監(jiān)控，當反應釜內(nèi)物料的平均粒徑達到2.82μm后，將物料抽出，物料經(jīng)離心機進行分離，用60℃的去離子水洗滌，100℃下干燥脫水；（7）干燥后的物料在空氣的氣氛中300℃燒結(jié)，得到球形的四氧化三鈷顆粒；所述四氧化三鈷顆粒的振實密度為2.53g/cm3,比表面積3.85m2/g，粒徑分布為：D10=2.01μm，D50=2.82μm，D90=3.97μm。實施例2（1）配置鈷鹽溶液1：取氯化鈷溶于去離子水中，配制濃度為120g/L氯化鈷溶液，向其中加入絡合劑EDTA，所述EDTA與鈷離子的摩爾比為0.011：1；（2）配置氫氧化鈉溶液2：將氫氧化鈉溶于去離子水中，配置濃度為32%氫氧化鈉溶液；（3）配置底液，向8m3的反應釜中，加入去離子水，直到水位到達攪拌葉以上100cm，加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)底液的pH至10.5，將反應釜內(nèi)溫度升溫至71℃，向底液中不斷通入高純空氣，空氣流量為25m3/h；（4）將步驟1得到的鈷鹽溶液1和步驟2得到的氫氧化鈉溶液2并流本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種動力鋰離子電池用球形四氧化三鈷顆粒，所述四氧化三鈷顆粒的振實密度為2.31?2.53g/cm

【技術(shù)特征摘要】
1.一種動力鋰離子電池用球形四氧化三鈷顆粒，所述四氧化三鈷顆粒的振實密度為2.31-2.53g/cm3，比表面積3.54-4.52m2/g，粒徑分布為：D10=1.88-2.03μm，D50=2.70-2.85μm，D90=3.77-3.98μm。2.一種制備球形四氧化三鈷顆粒的方法，其中包括以下步驟：（1）配置鈷鹽溶液1：取可溶性鈷鹽溶于去離子水中，配制濃度為120-140g/L鈷鹽溶液，向其中加入絡合劑EDTA，所述EDTA與鈷離子的摩爾比為0.011-0.013：1；（2）配置氫氧化鈉溶液2：將氫氧化鈉溶于去離子水中，配置濃度為30-34%氫氧化鈉溶液；（3）配置底液，向反應釜中加入去離子水，直到水位到達攪拌葉以上，加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)底液的pH至10.5-11.5，將反應釜內(nèi)溫度升溫至71-75℃，并向底液中不斷通入高純空氣，空氣流量為23-27m3/h；（4）保持反應釜內(nèi)的溫度以及通入的空氣流量，將步驟1得到的鈷鹽溶液1和步驟2得到的氫氧化鈉溶液2并流加入到反應釜中，所述鈷鹽溶液1的流量為200-400L/h，調(diào)節(jié)氫氧化鈉溶液2的流量，使反應釜中的溶液pH值保持在10.5-11.5，直到反應釜內(nèi)溶液溢流；（5）溢流開始后，調(diào)節(jié)所述氫氧化鈉溶液2的流量，逐步降低反應釜內(nèi)的pH，pH下降速度以每小時0.15-0.25個pH下降，直到pH下降至9.7-9.9后，保持pH為9.7-9.9的穩(wěn)定狀態(tài)；同時將反應釜溢流出的物料排入濃密機，濃密機對溢流的物料進行濃縮，將濃密...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁國和，袁邦耀，仲扣成，李超輝，葉圣毅，伍一根，王琴，
申請(專利權(quán))人：江蘇凱力克鈷業(yè)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32