锂电池正极材料氢氧化钴的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及到新能源材料制备领域，具体涉及锂电池正极材料氢氧化钴的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 氢氧化钴是一种重要的锂电池正极材料的前驱体，用于生产钴酸锂正极锂电池材 料。随着我国经济社会的快速发展，绿色能源受到人们的亲赖，电池行业持续高速发展，加 之氢氧化钴的应用领域不断拓展，市场的需求也越来越大。
[0003] 目前现行的氢氧化钴制备的方法有碱液沉淀法、沉淀转化法等。如H. C.施塔克公 司的发明专利CN1190947公开了采用沉淀转化法制备大粒径氢氧化钴，首先用钴盐与碳酸 盐或碳酸氢盐形成碱式碳酸钴，洗涤干燥后将碱式碳酸钴打浆，然后与NaOH溶液混合，洗 涤后产品需真空低温干燥。此的方法生产工序长，干燥条件苛刻，不利于工业化生产。故现 有技术存在的问题有：1.氢氧化钴的粒度分布太宽；2.氢氧化钴的球形度不好。
【发明内容】
[0004] 针对以上存在的问题，本发明的目的在于提供锂电池正极材料氢氧化钴的制备方 法。本方法制备的氢氧化钴粒度分布窄，流程短，成本低，氢氧化钴的球形度好。
[0005] 本发明采用的技术方案如下： 锂电池正极材料氢氧化钴的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤： 1) 水解沉淀制备晶核，将异丙醇钴加入纯水中，然后加入分散剂，同时开始搅拌，搅拌 转速为500-1200r/min，在30-99°C反应2-10小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核； 2) 均相沉淀，将得到氢氧化钴晶核按照其质量的2-10倍加入纯水浆化，然后将纯净的 钴溶液与尿素加入，按照3-5°C /h的速度升温至90-100°C，并恒温反应2-10小时，搅拌转 速 300-800r/min ; 3) 碱洗，将均相沉淀得到的物料过滤，将过滤料加入0. 5-3mol/l的氢氧化钠溶液浸泡 2-4小时，浸泡温度70-80°C，然后将浸泡后的浆料过滤； 4) 后处理，将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH6-9,电导率< 50us/cm，洗涤水的 温度为60-80°C，洗涤后的物料烘干，烘干至水分< 0. 5%，然后过150-250目筛子，再经过混 料、除铁后包装。
[0006] 所述步骤1中异丙醇钴在水中的浓度为0. 25-lmol/l，分散剂的浓度为 0.01-0. lmol/1。
[0007] 所述步骤2中氢氧化钴晶核、钴溶液中的钴与尿素的摩尔比为1:0. 5-10:2-40,钴 溶液为硫酸钴溶液、氯化钴溶液、硝酸钴溶液、醋酸钴溶液中的至少一种，钴溶液的浓度为 0. 5-lmol/l，尿素的浓度为 l_3mol/l。
[0008] 所述步骤3中氢氧化钴与氢氧化钠溶液中氢氧化钠的摩尔比为1:0. 2-1。
[0009] 所述步骤4中烘干温度为60-120°C。
[0010] 本发明的原理如下： 异丙醇钴为钴的有机盐，其在水中可以发生水解反应，得到氢氧化钴微细颗粒，由于此 水解可通过控制温度等参数，从而可控制氢氧化钴颗粒的粒度得到晶核。
[0011] 由于尿素在水溶液中，能够在高温条件下缓慢分解成二氧化碳和氨，二氧化碳难 以溶解于水而逸出水面，氨由于在水中的溶解度较大而溶解在水中，从而形成氨溶液，而氨 溶液会电离出氢氧根离子，从而使得钴离子沉淀得到氢氧化钴，由于可通过控制温度和升 温速度来控制尿素溶液的分解，从而间接控制了钴离子的沉淀速度，且由于尿素在尿素溶 液中均匀分布，钴离子在溶液中也均匀分布，则产生的氨电离出的氢氧根也在溶液中均匀 分布，避免了局部过浓现象，使得钴的沉淀物粒度分布更均匀，且为球形，其发生的化学反 应方程式如下： co (nh2) 2+h2o=co2+nh3 NH3+H20=NH3. H20<------>NH4++0H C〇2++20H------>Co (OH) 2 而由于反应可以控制反应速度，从而可控制新生成的氢氧化钴在晶核上生长，得到粒 度均一的氢氧化钴颗粒。
[0012] 本发明的有益效果是：本方法制备的氢氧化钴的粒度分布窄，流程短，成本低，氢 氧化钴的球形度好。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 锂电池正极材料氢氧化钴的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤： 1) 水解沉淀制备晶核，将异丙醇钴加入纯水中，然后加入分散剂，同时开始搅拌，搅拌 转速为700r/min，在80°C反应5小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核； 2) 均相沉淀，将得到氢氧化钴晶核按照其质量的8倍加入纯水浆化，然后将纯净的钴 溶液与尿素加入，按照3. 5°C /h的速度升温至99°C，并恒温反应6小时，搅拌转速700r/ min ； 3) 碱洗，将均相沉淀得到的物料过滤，将过滤料加入0. 9mol/l的氢氧化钠溶液浸泡3 小时，浸泡温度75°C，然后将浸泡后的浆料过滤； 4) 后处理，将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出水pH7. 5,电导率40us/cm，洗涤水的温 度为75°C，洗涤后的物料烘干，烘干至水分0. 3%，然后过225目筛子，再经过混料、除铁后包 装。
[0014] 所述步骤1中异丙醇钴在水中的浓度为0. 5mol/l，分散剂的浓度为0. 03mol/l。
[0015] 所述步骤2中氢氧化钴晶核、钴溶液中的钴与尿素的摩尔比为1:2. 5:10,钴溶液 为硫酸钴溶液，钴溶液的浓度为〇. 8mol/l，尿素的浓度为1. 3mol/l。
[0016] 所述步骤3中氢氧化钴与氢氧化钠溶液中氢氧化钠的摩尔比为1:0. 8。
[0017] 所述步骤4中烘干温度为110°C。
[0018] 最终得到的氢氧化钴指标如下：
实施例2 锂电池正极材料氢氧化钴的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤： 1) 水解沉淀制备晶核，将异丙醇钴加入纯水中，然后加入分散剂，同时开始搅拌，搅拌 转速为ll〇〇r/min，在85°C反应6小时，得到氢氧化钴沉淀做晶核； 2) 均相沉淀，将得到氢氧化钴晶核按照其质量的5倍加入纯水浆化，然后将纯净的钴 溶液与尿素加入，按照4°C /h的速度升温至97°C，并恒温反应5小时，搅拌转速500r/min ; 3) 碱洗，将均相沉淀得到的物料过滤，将过滤料加入2. 5mol/l的氢氧化钠溶液浸泡3 小时，浸泡温度78°C，然后将浸泡后的浆料过滤； 4) 后处理，将碱洗后料加入纯水洗涤，洗涤至出