一种纳米级羟基氧化钴合成工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，属于二次电池【技术领域】。具体经过溶液配比、合成、沉化和后处理得到产品纳米级羟基氧化钴。本发明与现有技术相比，可应用于镍氢电池生产中，在正极材料中可完全替代氧化亚钴，氢氧化钴，不但可降低生产成本，提高产品质量的稳定性，利用率，而且在循环寿命、低温放电等方面更具有优势，将带来我国镍氢电池生产工艺提升的一场新的变革。
【专利说明】一种纳米级羟基氧化钴合成工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，具体涉及一种对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用的羟基氧化钴合成工艺，属于二次电池【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着我国经济、科技的不断发展，对能源的使用也随之增加，尤其是工业的迅速发展，对电池能源的消耗较大，产生的危害物质容易造成生态环境的破坏。因此，国家对能源的使用提出更高的要求，不但要求提高能源的使用效率，而且要达到节能减排，加强自然生态保护的目地。因此，改善电池能源设备结构，特别是高纯电池能源材料的制备极为重要。
[0003]氢氧化钴、氧化亚钴、金属钴粉是制造MH-Ni，锂离子等可充电电池的几种关键材料之一。近来研究认为:氧化亚钴、氢氧化钴是一种性能优异的电池添加剂。它能够明显的改善电池的性能，提高电池的比容量和高输出功率，提高电池的充放电循环寿命，提高耐过充电能力及减少自放电现象等，使蓄电池向高能、小型、轻量、安全、无污染等方面发展成为可能。
[0004]目前，大多数生产二次电池厂家都使用；钴粉，氢氧化钴或氧化亚钴，基本国内厂家都不在使用羟基氧化钴。本发明制备的羟基氧化钴具有颗粒均匀(粒度D5tl在0.5微米以下)、稳定性好，利用率高等优点，其特征在XRD上完全体现出来，对二次电池的容量、效率和寿命起着关键作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有不足之处，提供一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，生产出颗粒均匀、稳定性好，利用率高的羟基氧化钴。
[0006]按照本发明提供的技术方案，一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，具体步骤如下:
(1)溶液配比:取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.2-0.5mol/L ;取氢氧化钠用去离子水配成2~2.5mol/L浓度的氢氧化钠溶液备用；
(2)合成:按步骤(1)所配置的钴盐溶液:氨水体积比为18:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.5~2mol/L，控制温度在-10-100°C之间，搅拌均匀，搅拌速度为90-l20r/min ;每1001氨水加入强抗氧化剂f 3kg后，立即用泵快速将步骤(1)所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1: 2 ;控制pH为12~12.5，温度25~50°C反应0.2~0.5h ；反应完毕后保持50-80°C沉化f 2h ；
(3)沉化:待氢氧化钴由Y型完全转变成β后；继续打入氢氧化钠控制pH值在13.5~14，然后在2~3h内将配好的有效氯浓度为6%的次氯酸钠按氢氧化钴与次氯酸钠体积比为1:0.7~1.0合成，温度保持80-90°C沉化6~8h ；
(4)后处理:取步骤(3)所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为2500-3500r/min，85~100°C烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品纳米级羟基氧化钴。
[0007]所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液。[0008]所述步骤(4)中粉碎后目数为150~250目。
[0009]所述强抗氧化剂为葡萄糖。
[0010]本发明的有益效果:本发明生产的羟基氧化钴具有颗粒均匀(粒度D5tl在0.5微米以下)、稳定性好等优点，其特征在XRD上完全体现出来，对二次电池的容量、利用效率和寿命起着关键作用。与现有技术相比，可应用于镍氢电池生产中，在正极材料中可完全替代氧化亚钴，氢氧化钴，不但可降低生产成本，提高产品质量的稳定性，利用率，而且在循环寿命、低温放电等方面更具有优势，将带来我国镍氢电池生产工艺提升的一场新的变革。 【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1实施例1制备的纳米级羟基氧化钴SME图。
[0012]图2实施例1制备的纳米级羟基氧化钴XRD图。
[0013]图3实施例1制备的纳米级羟基氧化钴粒度分布图。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，具体步骤如下:
(1)溶液配比:取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.2mol/L ;取氢氧化钠用去离子水配成
2.5mol/L浓度的氢氧化钠溶液备用；
(2)合成:按步骤(I)所配置的钴盐溶液:氨水体积比为8:1泵入反应釜内，氨水浓度为2mol/L，控制温度在50°C，搅拌均匀，搅拌速度为90r/min ;每100L氨水加入强抗氧化剂Ikg后，立即用泵快速将步骤(I)所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1:1 ;控制pH为12.5，温度25°C反应0.5h ;反应完毕后保持80°C沉化Ih ；
(3)沉化:待氢氧化钴由Y型完全转变成β后；继续打入氢氧化钠控制PH值在13.5，然后在2h内将配好的有效氯浓度为6%的次氯酸钠按氢氧化钴与次氯酸钠体积比为1:0.7合成，温度保持8(T90°C沉化6~8h ；
(4)后处理:取步骤(3)所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为3500r/min，85°C烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品纳米级羟基氧化钴。
[0015]所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液。
[0016]所述步骤(4)中粉碎后目数为150目。
[0017]所述强抗氧化剂为葡萄糖。
[0018]制备的纳米级羟基氧化钴SME图如图1所示，XRD图如图2所示，粒度分布图如图3所示。
[0019]粉碎后经过分析=Co63.9%,BET 25.6m2/g、XRD(如图1 所示),D50 0.45um、AD (松装密度)0.15g/cm3、TD (振实密度)0.3g/cm3。
[0020]粉碎后目数为150目。
[0021]实施例2
一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，具体步骤如下:
(I)溶液配比:取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.2mol/L ;取氢氧化钠用去离子水配成2mol/L浓度的氢氧化钠溶液备用；(2)合成:按步骤(I)所配置的钴盐溶液:氨水体积比为4:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.5mol/L，控制温度在60°C，搅拌均匀，搅拌速度为120r/min ;每IOOL氨水加入强抗氧化剂3kg后，立即用泵快速将步骤(I)所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1: 2 ;控制pH为12，温度50°C反应0.2h ;反应完毕后保持80°C沉化2h ；
(3)沉化:待氢氧化钴由Y型完全转变成β后；继续打入氢氧化钠控制PH值在14，然后在2h内将配好的有效氯浓度为6%的次氯酸钠按氢氧化钴与次氯酸钠体积比为1: 1.0合成，温度保持90°C沉化6h ；
(4)后处理:取步骤(3)所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为3500r/min，85°C烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品纳米级羟基氧化钴。
[0022]所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液。
[0023]所述步骤(4)中粉碎后目数为150目。
[0024]所述强抗氧化剂为葡萄糖。
[0025]实施例3
一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，具体步骤如下:
(1)溶液配比:取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.4mol/L ;取氢氧化钠用去离子水配成
2.2mol/L浓度的氢氧化钠溶液备用；
(2)合成:按步骤(I)所配置的钴盐溶液:氨水体积比为6:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.8mol/L，控制温度在-1(T100°C之间，搅拌均匀，搅拌速度为100r/min ;每IOOL氨水加入强抗氧化剂2kg后，立即用泵快速将步骤(I)所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1: 1.5 ;控制pH为12，温度50°C反应0.2h ;反应完毕后保持60°C沉化2h ；
(3)沉化:待氢氧化钴由Y型完全转变成β后；继续打入氢氧化钠控制PH值在13.5，然后在3h内将配好的有效氯浓度为6%的次氯酸钠按氢氧化钴与次氯酸钠体积比为1:0.9合成，温度保持85°C沉化7h ；
(4)后处理:取步骤(3)所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为3000r/min，9(TC烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品纳米级羟基氧化钴。
[0026]所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液。
[0027]所述步骤(4)中粉碎后目数为150~250目。
[0028]所述强抗氧化剂为葡萄糖。
【权利要求】
1.一种纳米级羟基氧化钴合成工艺，其特征是具体步骤如下: (1)溶液配比:取钴盐溶液，用去离子水稀释到0.2^0.5mol/L ;取氢氧化钠用去离子水配成2~2.5mol/L浓度的氢氧化钠溶液备用； (2)合成:按步骤(I)所配置的钴盐溶液:氨水体积比为4~8:1泵入反应釜内，氨水浓度为1.5~2mol/L，控制温度在-1(T100°C之间，搅拌均匀，搅拌速度为9(Tl20r/min ;每1001^氨水加入强抗氧化剂f 3kg后，立即用泵快速将步骤(I)所得氢氧化钠溶液打入反应釜，钴盐溶液与氢氧化钠溶液体积比为1: 1~2 ;控制pH为12~12.5，温度25~50°C反应0.2~0.5h ；反应完毕后保持5(T80°C沉化f 2h ； (3)沉化:待氢氧化钴由Y型完全转变成β后；继续打入氢氧化钠控制pH值在13.5~14，然后在2~3h内将配好的有效氯浓度为6%的次氯酸钠按氢氧化钴与次氯酸钠体积比为1:0.7~1.0合成，温度保持8(T90°C沉化6~8h ； (4)后处理:取步骤(3)所得反应物用去离子水在离心机中清洗至pH为中性，离心机速度为250(T3500r/min，85~100°C烘干并用粉碎机粉碎，即得到产品纳米级羟基氧化钴。
2.如权利要求1所述纳米级羟基氧化钴合成工艺，其特征是:所述钴盐溶液为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴溶液。
3.如权利要求1所述纳米级羟基氧化钴合成工艺，其特征是:所述步骤(4)中粉碎后目数为150~250目。
4.如权利要求1所述纳米级羟基 氧化钴合成工艺，其特征是:所述强抗氧化剂为葡萄糖。
【文档编号】B82Y30/00GK103466722SQ201310375503
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】高峰, 吴丽娟 申请人:无锡中经金属粉末有限公司