專利名稱：一種制備球形氧化亞鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化亞鈷的制備，特別是一種制備球形氧化亞鈷的方法。
背景技術(shù)：
氧化亞鈷是Ni/Cd和Ni/MH電池的重要陽極填料，在電池中Co^離子能夠進入氫氧化 鎳的層格里改善氫氧化鎳的性能，得到一種充電效率高的電極材料，如中國專利CN1173855。 作為電極材料的重要組成部分， 一般要求氧化亞鈷具有好的反應(yīng)活性和高的純度。
目前市面上氧化亞鈷產(chǎn)品的粉末基本上為無定形結(jié)構(gòu)，呈團聚狀，粒度大小不一、粒度 分布不集中。這樣的粉末在電池制作過程中，不利于混料的均勻性，可能導(dǎo)致成分偏析和電 池性能的不一致性。氧化亞鈷是低價氧化物，化學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中容易氧化變質(zhì)。無定 形結(jié)構(gòu)氧化亞鈷由于其顆粒表面粗糙，表面積太大，其抗氧化性差。中國專利CN1321795 采用電解法制備的氧化亞鈷其組成為CoOCox,雖然部分純鈷的存在有利于抗氧化性，但是 其又會影響電池的后期放電性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述己有技術(shù)的不足而提出一種制備出球形、高純度、粒度分 布集中、抗氧化性強的氧化亞鈷方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種制備球形氧化亞鈷的方法，它包括以鈷礦為鈷原 料，經(jīng)浸出凈化后，得到的鈷液，其特征是采用絡(luò)合-均相沉淀法制備前軀體，即將鈷液配制 成絡(luò)合鈷鹽溶液，再通過加入沉淀劑溶液，控制前驅(qū)體的合成得到沉淀物前驅(qū)體；再對前驅(qū) 體在300°C-550°C，惰性或微還原性氣體的氣氛中進行熱分解得到球形氧化亞鈷，將制得的 球形氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯(lián)合鈍化后，采用熱封包裝得到本發(fā)明的氧化亞 鈷。
其制備步驟是
(a) 采用含鈷礦料為原料，經(jīng)浸出凈化后，得到5g/L—50g/L的鈷液；此鈷液為高純度鈷 液，所述高純度鈷液指雜質(zhì)含量較低的鈷液。
(b) .向上述鈷液中按鈷質(zhì)量的0.1%_5%加入氨水、聚乙烯基吡咯垸酮(PVP)、聚乙烯 醇(PVA)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙二醇PEG (1加0)*、水溶性淀粉中的一種 或幾種，作為絡(luò)合鈷鹽溶液；
(c) .選用碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸鈉或氫氧化鈉中的一種作為沉淀劑，經(jīng)溶解、過濾后 配成10g/L—100g/L沉淀劑溶液；
(d) .將過量10%-30%沉淀劑溶液和絡(luò)合鈷鹽溶液，用并流加料法加入反應(yīng)釜，控制驅(qū) 體合成的反應(yīng)溫度為3(TC-9(TC，反應(yīng)pH值為3.0-9.0,攪拌速度為400rpm-3000rpm，以絡(luò) 合-均相沉淀法連續(xù)制得鈷鹽的沉淀物作為前軀體；
(e) .前軀體經(jīng)過濾、真空干燥后，送入管式爐在3(XrC-55(TC、惰性或微還原性氣體的 氣氛中進行熱分解得到球形氧化亞鈷；
(f) .將球形氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯(lián)合鈍化鈍化后，用熱封或真空包裝。 所述的惰性或微還原性氣體的氣氛是指N2、 C02或C0、 N2/H2。所述的氣體鈍化劑是指
N2或C02，液體鈍化劑是指酒精、丙酮、汽油或油酸。
在絡(luò)合-均相沉淀反應(yīng)過程中，其所述的控制前驅(qū)體合成的反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值和攪拌 速度及并流加料控制采用DCS集散控制系統(tǒng)控制。在此，DCS即為集散控制系統(tǒng)的英文縮 寫，集散控制系統(tǒng)是自動控制中的常用術(shù)語，在此不作詳細介紹。
與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1. 按本發(fā)明方法制得的氧化亞鈷粉末活性高、純度高、粒度均勻且分布集中、顆粒表 面光滑和抗氧化性強等優(yōu)點；
2. 利用結(jié)晶理論控制前驅(qū)體的合成，以絡(luò)合-均相沉淀法連續(xù)生產(chǎn)前驅(qū)體，通過對合成 反應(yīng)參數(shù)的控制，可以對前軀體的形貌和粒度進行控制；
3. 采用高度智能化的DCS集散控制系統(tǒng)對合成反應(yīng)過程進行控制，可以對合成反應(yīng)的 各種工藝參數(shù)，如反應(yīng)溫度、pH值、溶液濃度、加料速度和攪拌速度等實現(xiàn)精確控制， 這避免了人為操作的誤差，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，可確保產(chǎn)品各項指標(biāo)的穩(wěn)定性；
4. 直接采用凈化后的鈷液作為原料，這避免了鈷鹽的結(jié)晶、溶解過程，有利于降低產(chǎn) 品成本；
5. 用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯(lián)合鈍化后，可以隔離氧化亞鈷粉末與空氣中的氧接觸， 提高氧化亞鈷的抗氧化性；
6. 包裝過程采用熱封，可以避免真空包裝對粉末的擠壓，便于制備電池過程中的"f吏用；
7. 本發(fā)明工藝流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，自動化程度高，適合于大規(guī)模工業(yè) 化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明制得的CoO的XRD (X—射線衍射)圖2a為本發(fā)明制得的CoO的激光粒度分布圖2b為普通方法制得的CoO的激光粒度分布圖3a為本發(fā)明制得的CoO的SEM (掃描電鏡)圖3b為普通方法制得的CoO的SEM圖。
具體實施例方式
下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。 實施例1
如圖1所示，本實施例描述的一種制備球形氧化亞鈷的方法，采用含鈷礦料為原料，經(jīng) 浸出凈化后，得到高純度的5g/L-50g/L鈷液，向上述鈷液中按鈷質(zhì)量的0.1%-5%加入氨水、 聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙二醇 PEG (1000)、水溶性淀粉中的一種或幾種，作為絡(luò)合鈷鹽溶液，選用碳酸氫銨、碳酸銨、碳 酸鈉或氫氧化鈉中的一種作為沉淀劑，經(jīng)溶解、過濾后配成10g/L-100g/L沉淀劑溶液；將過 量10%-30%沉淀劑溶液和絡(luò)合鈷鹽溶液，用并流加料法加入反應(yīng)釜，通過DCS集散控制系 統(tǒng)裝置來控制反應(yīng)溫度為30°C-90°C，反應(yīng)pH值為3.0-9.0，攪拌速度為400rpm-3000rpm， 以絡(luò)合-均相沉淀法連續(xù)制得鈷鹽的沉淀物作為前軀體；前軀體經(jīng)過濾、洗滌、真空干燥后， 送入管式爐在30(rC-55(TC熱分解得到化學(xué)純度高(其物相如圖l所示)、粒度均勻分布集中 (其粒度分布如圖2a所示)的球形氧化亞鈷(其形貌如圖3a所示)，將氧化亞鈷采用氣體鈍 化劑N2或C02鈍化10min-30min，再用液體鈍化劑酒精、丙酮、汽油或油酸中的一種鈍化， 聯(lián)合鈍化后，采用熱封包裝。在此，DCS即為集散控制系統(tǒng)的英文縮寫，集散控制系統(tǒng)是自 動控制中的常用術(shù)語，在此不作詳細介紹。
權(quán)利要求
1、一種制備球形氧化亞鈷的方法，它包括以鈷礦為鈷原料，經(jīng)浸出凈化后，得到的鈷液，其特征是采用絡(luò)合-均相沉淀法制備前軀體，即將鈷液配制成絡(luò)合鈷鹽溶液，再通過加入沉淀劑溶液，控制前驅(qū)體的合成得到沉淀物前驅(qū)體；再對前驅(qū)體在300℃-550℃，惰性或微還原性氣體的氣氛中進行熱分解得到球形氧化亞鈷，將制得的球形氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯(lián)合鈍化后，采用熱封包裝得到本發(fā)明的氧化亞鈷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備球形氧化亞鈷的方法，其特征在于制備步驟是(a) 采用含鈷礦料為原料，經(jīng)浸出凈化后，得到的5g/L—50g/L鈷液；(b) .向上述鉆液中按鈷質(zhì)量的0.1%—5%加入氨水、聚乙烯基吡咯垸酮(PVP)、聚乙烯 醇(PVA)、十六垸基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙二醇PEG (1000)、水溶性淀粉中的一種 或幾種，作為絡(luò)合鈷鹽溶液；(c) .選用碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸鈉或氫氧化鈉中的一種作為沉淀劑，經(jīng)溶解、過濾后 配成10g/L—100g/L沉淀劑溶液；(d) .將過量10%-30%沉淀劑溶液和絡(luò)合鈷鹽溶液，用并流加料法加入反應(yīng)釜，控制驅(qū) 體合成的反應(yīng)溫度為30°C-90°C，反應(yīng)pH值為3.0-9.0，攪拌速度為400 rpm-3000rpm，以絡(luò) 合-均相沉淀法連續(xù)制得鈷鹽的沉淀物作為前軀體；(e) .前軀體經(jīng)過濾、真空干燥后，送入管式爐在300°C-550°C、惰性或微還原性氣體的 氣氛中進行熱分解得到納米氧化亞鈷；(f) .將納米氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯(lián)合鈍化鈍化后，用熱封或真空包裝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制備球形氧化亞鈷的方法，其特征是所述的惰性或微還 原性氣體的氣氛是指N2、 C02或CO、 N2/H2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制備球形氧化亞鈷的方法，其特征是所述的氣體鈍化劑 是指N2或C02，液體鈍化劑是指酒精、丙酮、汽油或油酸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制備球形氧化亞鈷的方法，其特征是所述的氣體鈍化劑是指 Ni獲CO"液體鈍化劑是指酒精、丙酮、汽油或油酸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池用四氧化三鈷的制備方法，其特征是在絡(luò)合-均相沉淀反 應(yīng)過程中，其所述的控制前驅(qū)體合成的反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值和攪拌速度及并流加料控制采 用DCS集散控制系統(tǒng)控制。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池用四氧化三鈷的制備方法，其特征是在絡(luò)合-均相沉淀反應(yīng)過 程中，其所述的控制前驅(qū)體合成的反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值和攪拌速度及并流加料控制采用DCS 集散控制系統(tǒng)控制。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池用四氧化三鈷的制備方法，其特征是在絡(luò)合-均相沉淀反應(yīng)過 程中，其所述的控制前驅(qū)體合成的反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值和攪拌速度及并流加料控制采用DCS 集散控制系統(tǒng)控制。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池用四氧化三鈷的制備方法，其特征是在絡(luò)合-均相沉淀反應(yīng)過 程中，其所述的控制前驅(qū)體合成的反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值和攪拌速度及并流加料控制采用DCS 集散控制系統(tǒng)控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備球形氧化亞鈷的方法，它包括以鈷礦為鈷原料，經(jīng)浸出凈化后，得到的鈷液，其特征是采用絡(luò)合-均相沉淀法制備前軀體，即將鈷液配制成絡(luò)合鈷鹽溶液，再通過加入沉淀劑溶液，控制前驅(qū)體的合成得到沉淀物前驅(qū)體；再對前驅(qū)體在300℃-550℃，惰性或微還原性氣體的氣氛中進行熱分解得到球形氧化亞鈷，將制得的球形氧化亞鈷采用氣體鈍化劑和液體鈍化劑聯(lián)合鈍化后，采用熱封包裝得到本發(fā)明的球形氧化亞鈷。按本發(fā)明方法制得的氧化亞鈷粉末活性高、純度高、粒度均勻且分布集中、顆粒表面光滑和抗氧化性強等優(yōu)點，本發(fā)明工藝流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，自動化程度高，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01G51/04GK101182043SQ20071015648
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者劉秀慶, 劉舒文, 波 向, 金大慶 申請人:浙江華友鈷鎳材料有限公司