【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及四氧化三鈷制備，特別涉及一種靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法。
技術介紹
1、鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環壽命長、環境污染小等優點而備受青睞。同時，鈷酸鋰是目前最成熟的鋰離子電池正極材料之一，廣泛地應用于大容量手機、筆記本電腦、數碼相機等3c類電子產品的電池中。鈷酸鋰的常規制備方法是將四氧化三鈷和碳酸鋰或氫氧化鋰壓實后燒結而成。隨著電子產品的跟新換代，對于鈷酸鋰的容量提出了更高的要求。
2、作為鈷酸鋰材料的重要前驅體材料，四氧化三鈷的組分、形貌和粒徑等因素會對鈷酸鋰的理化指標產生重要影響。對于目前成熟的工業生產，通過將鈷鹽溶液與碳酸氫根溶液進行反應制備碳酸鈷后煅燒制備四氧化三鈷。容易存在局部反應劇烈，顆粒生長過快，導致制備的四氧化三鈷形貌各異以及穩定性較差。也有一些方法通過嚴格控制反應的ph、攪拌速度保證了碳酸鈷生長的均勻性，這樣易于制備性能穩定的四氧化三鈷。例如，cn108147473a公開了一種半連續球形碳酸鈷的制備方法，將碳酸氫銨溶液和鈷鹽溶液同時加入到含碳酸氫銨底液的反應釜中，調節反應溫度和攪拌速度，恒定鈷鹽溶液的加入速率，同時控制ph值在成核反應1h內和12h后分別為7.3-7.6和7.1-7.4，反應22-24h，繼續同時加入碳酸氫銨溶液和鈷鹽溶液，調節反應溫度和攪拌速度，增大鈷鹽溶液的加入速率，并通過調整碳酸氫銨溶液的加入速率控制晶化反應的ph值恒定為7.1-7.4，反應至碳酸鈷生長至預設大小，結束反應，加水離心洗滌。此方法能夠制備粒徑較為均一的近似球形的碳酸鈷。然而
3、有必要對于目前產量化的碳酸鈷制備工藝進行改進，在不需要過多控制反應參數的情況下制備更均一的碳酸鈷，以制備性能更穩定的四氧化三鈷。
技術實現思路
1、為了解決現有技術存在的問題，本專利技術采用靜態成核和動態生相結合的方法，即在晶種成核階段采用靜態沉淀得到晶核，后續晶核長大采用動態進料方式生長，確保碳酸鈷在晶種階段高度分散，減少團聚，以制備均一且穩定的四氧化三鈷。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，包括，
3、將鈷鹽溶液與沉淀劑溶液攪拌混合得到反應體系，隨后停止攪拌進行靜態成核；
4、靜態成核完成后，采用連續進料方式持續通入鈷鹽溶液與沉淀劑溶液，并在攪拌下進行動態生長，待中間物粒徑達到預設值，收集得到碳酸鈷；
5、將碳酸鈷熱處理得到四氧化三鈷。
6、進一步地，所述鈷鹽溶液中鈷鹽濃度為90-160g/l；
7、所述沉淀劑溶液為180-260g/l的可溶性碳酸氫根鹽溶液；
8、所述反應體系的體積為5000-10000l，其中，鈷鹽溶液與沉淀劑溶液的體積比為1：1-2.5。
9、在本專利技術中，對于鈷鹽和可溶性碳酸氫根鹽的種類無需嚴格限定，示例性地，鈷鹽可以為硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷等中的至少一種；可溶性碳酸氫根鹽可以為碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫銨等中的至少一種。鈷鹽溶液和沉淀劑溶液的溶劑無需嚴格限定，為一般溶劑，如水、乙醇、丙酮等中的至少一種，優選為水。
10、進一步地，攪拌混合得到反應體系時的攪拌速度為400-700rpm；
11、所述靜態成核在溫度35-65℃下持續4-8h。
12、進一步地，采用連續進料時，鈷鹽溶液與沉淀劑溶液的流速分別為80-120l/h和180-260l/h。
13、進一步地，所述動態生長在溫度35-65℃、攪拌速度150-240rpm下進行。
14、進一步地，所述收集采用壓濾洗滌；
15、所述壓濾洗滌將沖洗碳酸鈷的洗滌液電導率洗至低于20μs/m。
16、進一步地，所述熱處理分階段進行，具體包括，
17、在150-250℃保溫2-5h，隨后升溫至350-480℃保溫3-8h，最后升溫至650-800℃保溫8-12h。
18、本專利技術也提供了一種四氧化三鈷，上述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法得到。
19、本專利技術還提供了上述的四氧化三鈷在儲能材料中的應用
20、相對于現有技術，本專利技術具有以下的有益效果：
21、本專利技術無需控制鈷鹽溶液與沉淀劑溶液反應過程的ph，也不需要加入任何螯合劑或結構調整試劑，僅通過控制鈷鹽溶液與沉淀劑溶液的初始進料以及后續的連續進料，采用靜態成核合動態生長結合的手段，能夠制備形貌均一、幾乎無團聚發生且呈現完美球形結構的四氧化三鈷。
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1.一種靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，包括，
2.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽溶液中鈷鹽濃度為90-160g/L；
3.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，攪拌混合得到反應體系時的攪拌速度為400-700rpm；
4.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，采用連續進料時，鈷鹽溶液與沉淀劑溶液的流速分別為80-120L/h和180-260L/h。
5.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述動態生長在溫度35-65℃、攪拌速度150-240rpm下進行。
6.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述收集采用壓濾洗滌；
7.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述熱處理分階段進行，具體包括，
8.一種四氧化三鈷，
9.一種權利要求8所述的四氧化三鈷在儲能材料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，包括，
2.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽溶液中鈷鹽濃度為90-160g/l；
3.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，攪拌混合得到反應體系時的攪拌速度為400-700rpm；
4.根據權利要求1所述的靜態成核和動態生長結合的四氧化三鈷的制備方法，其特征在于，采用連續進料時，鈷鹽溶液與沉淀劑溶液的流速分別為80-120l/h和180-260l/h。
5.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許開華，于利成，張燦燦，劉倩倩，葉晗晨，李炳忠，
申請(專利權)人：格林美江蘇鈷業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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