专利名称：钴酸锂的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种钴酸锂的生产方法。
背景技术：
锂离子电池作为一代电池体系，具有高比能量、高比功率、无记忆、自放电率低等 特点，是移动电子设备、电动汽车以及国防军工等高技术应用领域的理想电源。近年来随着 通讯和交通事业的迅猛发展，作为生产锂电池的正极材料钴酸锂，其市场需求在不断增加。 随着钴酸锂行业的发展，生产钴酸锂的技术和产品的性能都大幅度提高。钴酸锂的压实密 度是其重要参数，压实密度高，同等大小的电池容量就高。早期钴酸锂产品一般压实密度为 3. 85g/cm3左右，粒度D50 = 6-8 y m ;后来压实密度可以达到4. 0g/cm3，粒度D50 = 8-10 y m ; 现在要求压实密度4. 2g/cm3以上，粒度D50 = 10-20 y m。另外，生产原料的锂钴摩尔比越 高，钴的含量越低，导致电容量下降，影响电性能，因此现有生产工艺中，为了保证电性能， 原料锂钴摩尔比一般不得高于1. 05。 钴酸锂可以用金属钴作为原料直接生产，这样获得的产品成本高。有专利报道在 生产球形钴酸锂时在原料中添加金属，可以提高钴酸锂性能，这些金属包括Ni、Mn、Al、Cu、 Cr、 Zr、 Ti、Nb、 Y，实践证明，所得钴酸锂性能并不理想，压实密度较低，电容量也较小。
发明内容
本发明提供一种钴酸锂的生产方法，成本较低，同时可以有效提高压实密度。
所述钴酸锂的生产方法为，碳酸锂、四氧化三钴和添加剂混合后烧结，得到钴酸 锂，所述添加剂为稀土氧化物和其他氧化物的混合物，所述稀土氧化物的用量为钴酸锂质 量的1%。 50;，其他氧化物为氧化镁、氧化铝或二氧化钛，其他氧化物的用量为钴酸锂质 量的1%。 5%。。 所述稀土氧化物为钪、钇和镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、礼或铽的氧化物中的至少一 种，优选为一种或2-4种的混合物，更优选为一种或2-3种的混合物。当稀土氧化物为混合 物时，其中任意两种的质量比为1 : 4 4 : 1。 作为本发明的优选方案，所述其他氧化物为纳米级材料。当其他氧化物为混合物
时，其中任意两种的质量比优选为i : 4 4 : i。 碳酸锂和四氧化三钴中，锂钴摩尔比为1. 01 1. IO，优选为1. 06-1. 08。
所述烧结是在900-1 IO(TC下烧结20-30h。
所述混合在球磨机中进行。 作为本发明的优选方案，烧结后还进行粉碎、分级整理，得到钴酸锂。粉碎、分级整 理是将颗粒的分布调整为电池需要的范围，去掉影响电池制作的小颗粒和大颗粒。所得粒 径范围为7-30 ym，优选为D50二 10-25 ym。本发明钴矿中获得的钴源和碳酸锂为原料，获 得钴酸锂，相对于以金属钴为原料而言，成本较低；同时通过加入添加剂，进行烧结，可以有 效提高钴酸锂的压实密度，从而提高钴酸锂的容量。由于压实密度的提高，可以提高锂钴摩尔比至1. 06-1. 08，同时使压实密度达到4. 2以上，容量达到158-160mAh/g。本发明减少了
原料中钴的用量，进一步降低了成本，同时钴酸锂产品的性能还得到了提高。 本发明的优点如下 1.由于锂钴摩尔比的提高，更充分地利用原材料，提高了行业的经济效益；
2.本方法操作简单、快捷，可以实现大规模生产，提高了生产效率；
3.产品杂质含量低，物理性能稳定，压实密度高，达到4. 2g/cm3以上，粒度范围为 D50 = 10-25，产品粒径分布均匀，容量达到158-160mAh/g。
具体实施方式
实施例1 将碳酸锂293. 04公斤，四氧化三钴600公斤(锂钴摩尔比1. 06)，置于球磨机中混 合均匀，加入添加剂(氧化铈0. 7kg和纳米级二氧化钛0. 7kg)，混合均匀后，所得混合后的 料置于舟中按O. 5米/小时的速度推进按设定的温度曲线控温的炉膛内，其中600-800°C 4 小时；900-1100。C 10小时；1100-600。C 8小时，向炉内每段(1. 5米为一段)按2m3/小时补 空气，20-30小时后，得到钴酸锂半成品，此时钴酸锂粒度分布很差，D100高达87-180 iim， 通过粉碎机将大颗粒粉碎，得到粒度分布集中，D50 = llym的产品，然后通过分级机整理， 将小于2 ii m和大于43 ii m的颗粒分出去，得到产品钴酸锂700公斤，压实密度4. 2g/cm3 ;粒 度D50 = 11 ii m，容量159mAh/g。
实施例2 将碳酸锂293. 04公斤，四氧化三钴600公斤(锂钴摩尔比1. 06)置于球磨机中混 合均匀，加入添加剂(氧化铈lkg和纳米级氧化铝lkg)，混合均匀后，所得混合后的物料置 于舟中按0. 5米/小时的速度推进按设定的温度曲线控温的炉膛内，其中600-800°C 4小 时；900-1100。C 10小时；1100-600。C 8小时，向炉内每段(1.5米为一段)按2m3/小时补空 气，20-30小时后，得到钴酸锂半成品，此时钴酸锂粒度分布很差，D100高达180iim，通过粉 碎机将大颗粒粉碎，得到粒度分布集中，D50 = 12ym的产品，然后通过分级机整理，将小于 2 ii m和大于43 ii m的颗粒分出去，得到产品钴酸锂700公斤，压实密度4. 2g/cm3 ;粒度D50 =11. 5iim，容量160mAh/g。
实施例3 将碳酸锂298. 57公斤，四氧化三钴600公斤(锂钴摩尔比1. 08)，置于球磨机中 混合均匀，加入添加剂(氧化铈1. 05kg和纳米级二氧化钛1. 05kg)，混合均匀后，所得混 合后的物料置于舟中按0. 5米/小时的速度推进按设定的温度曲线控温的炉膛内，其中 600-800°C 4小时；900-1100。C 10小时；1100-600。C 8小时，向炉内每段(1. 5米为一段) 按2m3/小时补空气，20-30小时后，得到钴酸锂半成品，此时钴酸锂粒度分布很差，D100高 达180iim，通过粉碎机将大颗粒粉碎，得到粒度分布集中，D50 = 18iim的产品，然后通过 分级机整理，将小于5 ii m和大于61 ii m的颗粒分出去，得到产品钴酸锂695公斤，压实密度 4. 2g/cm3 ;粒度D50 = 18 ii m，容量158mAh/g。
实施例4 将600公斤的四氧化三钴和298. 57公斤的碳酸锂(锂钴摩尔比1. 08)置于混合 机中，加入添加剂(2kg氧化钕和2kg纳米级氧化镁)充分混合均匀。将混合好的物料置于舟中按0. 5米/小时的速度推进按设定的温度曲线控温的炉膛内，其中600-800°C 4小时； 温度900-1100°C 10小时；1100-600。C 8小时，向炉内每段(1. 5米为一段)按2m3/小时补 空气，20-30小时后，得到钴酸锂半成品，此时钴酸锂粒度分布宽，D100高达180微米，通过 粉碎机将大颗粒粉碎，得到粒度分布集中，D50 = 18um的产品，然后通过分级机整理，将小 于5 ii m和大于61 ii m的颗粒分出去，得到产品钴酸锂700公斤，压实密度4. 2g/cm3 ;粒度 D50 = 18 ii m，容量160mAh/g。
实施例5 将600公斤的四氧化三钴和298. 57公斤的碳酸锂(锂钴摩尔比1. 08)置于混合 机中，加入添加剂(1. 2kg氧化钕、0. 4kg氧化铈和lkg纳米级二氧化钛)充分混合均匀。将 混合好的物料置于舟中按0. 5米/小时的速度推进按设定的温度曲线控温的炉膛内，其中 600-800°C 4小时；温度900-1100°C 10小时；1100-600。C 8小时，向炉内每段(1. 5米为一 段)按2m3/小时补空气，20-30小时后，得到钴酸锂半成品，此时钴酸锂粒度分布宽，D100高 达180微米，通过粉碎机将大颗粒粉碎，得到粒度分布集中，D50 = 18um的产品，然后通过 分级机整理，将小于5 ii m和大于61 ii m的颗粒分出去，得到产品钴酸锂700公斤，压实密度 4. 2g/cm3 ;粒度D50 = 18 ii m，容量160mAh/g。
实施例6 将600公斤的四氧化三钴和298. 57公斤的碳酸锂(锂钴摩尔比1. 08)置于混合 机中，加入添加剂(1. 6kg氧化钪、0. 2kg氧化钐和1. 5kg纳米级二氧化钛、0. 5kg纳米级氧 化镁)充分混合均匀。将混合好的物料置于舟中按0.5米/小时的速度推进按设定的温度 曲线控温的炉膛内，其中600-800°C 4小时；温度900-1100°C 10小时；1100-600。C 8小时， 向炉内每段(1.5米为一段)按2mV小时补空气，20-30小时后，得到钴酸锂半成品，此时钴 酸锂粒度分布宽，D100高达180微米，通过粉碎机将大颗粒粉碎，得到粒度分布集中，D50 = 18um的产品，然后通过分级机整理，将小于5iim和大于61iim的颗粒分出去，得到产品钴酸 锂700公斤，压实密度4. 2g/cm3 ;粒度D50 = 18 y m，容量160mAh/g。
实施例7 将600公斤的四氧化三钴和298. 57公斤的碳酸锂(锂钴摩尔比1. 08)置于混合 机中，加入添加剂(1. 2kg氧化钕、0. 6kg氧化铈、0. 4kg氧化钪和1. 2kg纳米级二氧化钛、 0. 4kg纳米级氧化铝)充分混合均匀。将混合好的物料置于舟中按0. 5米/小时的速度 推进按设定的温度曲线控温的炉膛内，其中600-800°C 4小时；温度900-110(TC 10小时； 1100-600°C 8小时，向炉内每段(1. 5米为一段)按2m3/小时补空气，20-30小时后，得到钴 酸锂半成品，此时钴酸锂粒度分布宽，D100高达180微米，通过粉碎机将大颗粒粉碎，得到 粒度分布集中，D50 = 18um的产品，然后通过分级机整理，将小于5iim和大于61iim的颗 粒分出去，得到产品钴酸锂700公斤，压实密度4. 2g/cm3 ;粒度D50 = 18 y m，容量160mAh/ g。
权利要求
一种钴酸锂的生产方法，其特征在于，碳酸锂、四氧化三钴和添加剂混合后烧结，得到钴酸锂，所述添加剂为稀土氧化物和其他氧化物的混合物，所述稀土氧化物的用量为钴酸锂质量的1‰～5‰，其他氧化物为氧化镁、氧化铝或二氧化钛中的至少一种，其他氧化物的用量为钴酸锂质量的1‰～5‰。
2. 如权利要求1所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，所述稀土氧化物为钪、钇和 镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、礼或铽的氧化物中的至少一种。
3. 如权利要求1所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，所述碳酸锂和四氧化三钴中， 锂钴摩尔比为1.01 1. 10。
4. 如权利要求3所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，所述碳酸锂和四氧化三钴中， 锂钴摩尔比为1.06-1.08。
5. 如权利要求1所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，所述其他氧化物为纳米级材料。
6. 如权利要求1所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，所述烧结是在900-110(TC下 烧结20-30h。
7. 如权利要求1-6中任一项所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，烧结后还进行粉 碎、分级整理，得到钴酸锂。
8. 如权利要求7所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，钴酸锂的压实密度不小于 4. 2g/cm3，容量达至lj 158mAh/g_160mAh/g。
9. 如权利要求7所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，钴酸锂的粒度范围为D50 = 7_30践。
10. 如权利要求9所述的钴酸锂的生产方法，其特征在于，钴酸锂的粒度范围为D50 = 10—25iim。
全文摘要
本发明涉及一种钴酸锂的生产方法，成本较低，同时可以有效提高压实密度。所述钴酸锂的生产方法为，碳酸锂、四氧化三钴和添加剂混合后烧结，得到钴酸锂，所述添加剂为稀土氧化物和其他氧化物的混合物，所述稀土氧化物的用量为钴酸锂质量的1‰～5‰，其他氧化物为氧化镁、氧化铝或二氧化钛，其他氧化物的用量为钴酸锂质量的1‰～5‰。本发明的优点如下1.由于锂钴摩尔比的提高，更充分地利用原材料，提高了行业的经济效益；2.操作简单、快捷，可实现大规模生产，提高了生产效率；3.产品杂质含量低，物理性能稳定，压实密度高，达到4.2g/cm3以上，粒度范围为D50＝10-25，产品粒径分布均匀，容量达到158-160mAh/g。
文档编号H01M4/525GK101740755SQ20091026419
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者李敏, 王武, 袁国和, 龙淑元 申请人:江苏凯力克钴业股份有限公司