一種液相合成制備純相四氧化三鈷的生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及應用于四氧化三鈷的生產(chǎn)方法，具體說是一種液相制備純相四氧化三鈷生成的方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池作為一代電池體系，具有高比能量、高比功率、無記憶、自放電率低等特點，是移動電子設備、電動汽車以及國防軍工等高技術應用領域的理想電源。近年來隨著通訊和交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，作為生產(chǎn)鋰電池的正極材料鈷酸鋰，其市場需求在不斷增加，而四氧化三鈷作為鈷酸鋰的關鍵原材料，市場需求也增加迅速。高振實、高活性、純相四氧化三鈷是生產(chǎn)高品質(zhì)鈷酸鋰的必要條件；目前市面上的四氧化三鈷主要是通過鈷鹽與碳銨或液堿液相合成生產(chǎn)中間品，再通過高溫燒結、粉碎后制備四氧化三鈷，存在工藝流程長、能耗高、高溫燒結使產(chǎn)品活性降低等缺點?，F(xiàn)有專利號為200910099751.2的電池級高安全性球形四氧化三鈷的制備方法，采用鈷鹽溶液、氫氧化鈉并流通反應釜后，通氧化劑氧化制備四氧化三鈷，鈷鹽溶液與氫氧化鈉首先反應生成氫氧化鈷，在通氧化劑前會形成沉淀，即便通入的氧化劑能氧化部分沉淀表層，但反應生成物大部分仍為氫氧化鈷，無法直接制備四氧化三鈷，不符合生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明采用液相合成直接制備純相四氧化三鈷，低溫烘干后得產(chǎn)品，具有高振實^ 2.8 g/ cm 3、高活性BET彡1.5m2/g、磁性物低彡50ppb純相四氧化三鈷的特點，工藝流程簡單，大大降低能耗。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案是:一種液相合成制備純相四氧化三鈷的生產(chǎn)方法，采用反應釜包括反應釜體、空氣進料管、鈷液進料管、堿液進料管和攪拌槳，反應釜體上設有溢流口，空氣進料管、鈷液進料管和堿液進料管呈平行于反應釜體軸線升降調(diào)節(jié)伸入反應釜體內(nèi)，空氣進料管、鈷液進料管和堿液進料管距離反應釜體內(nèi)壁5-50厘米，鈷液進料管的下管口和堿液進料管的下管口高于空氣進料管的下管口，空氣進料管、鈷液進料管和堿液進料管三管的下管口形成的平面與水平面呈0-60度夾角，空氣進料管、鈷液進料管和堿液進料管三管在水平面上投影為正三角形，正三角形邊長為反應釜直徑的0.5-0.8 ;攪拌槳的高度處于空氣進料管、鈷液進料管和堿液進料管三管的下管口中最高和最低的管口水平面之間，攪拌槳槳葉長度與反應釜半徑的0.35-0.45，鈷液進料管的下管口位于攪拌槳之上0-25cm，堿液進料管的下管口位于攪拌槳之上0-40cm，空氣進料管位于攪拌槳之下0-60cm ;生產(chǎn)步驟為:a.氯化鈷溶液深度除油處理，按比例加入絡合劑配置成鈷溶液，鈷溶液鈷含量130土5g/L，添加劑按照鈷金屬重量的1.0%-4.0%加入；b.鈷溶液、液堿和空氣分別經(jīng)鈷液進料管、堿液進料管和空氣進料管通入在反應釜中進行反應，液堿濃度10±lmol/L，反應過程中控制溫度60-80°C，PH值9.7-10.4之間，氯化鈷流量220-300L/h，液堿流量根據(jù)PH調(diào)節(jié)，空氣流量15-21m3/h，連續(xù)反應；c.實時監(jiān)測氯化鈷氧化情況，氧化不足時，縮短三進料管正三角形邊長距離和/或縮小三進料管下管口面與水平面夾角大小，過氧化時，擴大三進料管正三角形邊長距離和/或增大三進料管下管口面與水平面夾角大小，控制氧化生成純相四氧化三鈷；d.純相四氧化三鈷在反應釜內(nèi)沉淀后離心洗滌、烘干得成品四氧化三鈷。
[0005]進一步地，所述絡合劑為乙二胺四乙酸。
[0006]氯化鈷的氧化反應如下:
CoCl2+NaOH — Co (OH) 2+NaClφ
6CoCl2+12Na0H+02— 2Co 304+12NaCl+6H20 ②
CoCl2+Na0H+02—Co00H+NaCl+H20③
在有絡合劑的情況下，控制反應參數(shù)、使用反應釜使反應完成按照反應②進行，從而生成純相四氧化三鈷，烘干后得產(chǎn)品，無需煅燒等工序。反應過程中出現(xiàn)反應①Co (OH) 2時，將鈷液進料管、堿液進料管、空氣進料管距離減小、三管下管口平面與水平面夾角減小，提高三原料混合接觸氧化率朝反應②促進；反應過程中出現(xiàn)反應③CoOOH時，將鈷液進料管、堿液進料管、空氣進料管距離增大、三管下管口平面與水平面夾角增大，降低三原料混合接觸氧化率朝反應②促進，由此控制氧化反應速率，控制顆粒生成環(huán)境，從而制造出純相的四氧化三鈷；結合反應②中三種原料的需要，嚴格控制原料濃度、流量，以及堿液進料管、鈷液進料管和空氣進料管在高度上由上而下設置，進一步控制氧化反應速率，確保生成純相的四氧化三鈷；生產(chǎn)的純相四氧化三鈷產(chǎn)品具有高振實多2.8 g/ cm 3、高活性BET ^ 1.5m2/g、磁性物低(50ppb特點，其生產(chǎn)工藝流程簡單，生產(chǎn)效率高、工人勞動強度小，無須煅燒大大降低能耗。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明反應釜結構示意圖。
[0008]圖中:反應釜體I，空氣進料管2，鈷液進料管3，堿液進料管4，溢流口 5，攪拌槳6。
【具體實施方式】
[0009]以下結合附圖和實施例作進一步說明。
[0010]圖1所示:一種液相合成制備純相四氧化三鈷的反應釜包括反應釜體1、空氣進料管2、鈷液進料管3、堿液進料管4和攪拌槳6，反應釜體I上設有溢流口 5，空氣進料管2、鈷液進料管3和堿液進料管4均平行于反應釜體I軸線伸入反應釜體I內(nèi)，空氣進料管2、鈷液進料管3和堿液進料管4距離反應爸體I內(nèi)壁5-50厘米，鈷液進料管3的下管口和堿液進料管4的下管口高于空氣進料管2的下管口，空氣進料管2、鈷液進料管3和堿液進料管4三管的下管口形成的平面與水平面呈0-60度夾角，攪拌槳6的高度處于空氣進料管2、鈷液進料管3和堿液進料管4三管的下管口中最高和最低的管口水平面之間?？諝膺M料管、鈷液進料管和堿液進料管三管在水平面上投影為正三角形。正三角形邊長為反應釜直徑的0.5-0.8。攪拌槳槳葉長度與反應釜半徑的0.35-0.45。鈷液進料管的下管口位于攪拌槳之上0-25cm，堿