锂电池正极氧化钴的制备方法

摘 要：随着当前我国社会的快速发展，我国社会中对高能电源电池材料领域的研发也越加深入。通过研究锂电池正极氧化钴的制备方法，便可以更好的促进我国锂电池产业的发展。本文中主要研究了锂电池正极氧化钴的制备方法，文中首先分析了锂电池正极氧化钴制备的技术背景，然后对锂电池正极氧化钴的研究现状进行概述。最后结合实际情况，对锂电池正极氧化钴制备过程中的方法步骤进行分析，来借此提高我国锂电池正极制备中的工艺技术水平。

关键词：锂电池;正极;氧化钴;制备步骤

引言

目前我国锂电池正极氧化钴制备过程中，主要是通过氯化钴溶液和硝酸钴溶液与碳酸氢氨溶液进行反应，通过以上三种溶液在反应过程中便可以得到基本材料碳酸钴。研发人员需要将碳酸钴在400～600摄氏度的温度下进行锻烧反应，在锻烧反应结束后，研发人员更需要将锻烧完成后的碳酸钴放置于800～1200的温度下进行二次锻烧，这次锻烧的目的是为了将反应物生成四氧化三钴。研究人员需要将生成的四氧化三钴进行粉碎，再将粉碎后的四氧化三钴进行提炼，然后就可以得到锂电池正极中使用的氧化钴材料。在对氧化钴材料进行选择过程中，研发人员需要确保粉碎后的氧化钴材料直径在3～4毫米，粒子密度分布在0.71～1.34g/cm3，还需要保证制备的氧化钴含铁量小于5%，振实密度10度在0.212～3.514g/cm3之间。还需要保证制备出的氧化钴具备较强的抗耐磨能力，只有这样才可以应用于锂电池的正极材料。

一、锂电池正极氧化钴制备的技术背景

锂电池正极材料中所使用的氧化钴对锂电池正极的性能、电池充电放电的容量、锂电池的放电平台、循环寿命等相关特性具有重要的影响。因此在锂电池正极氧化钴的制作过程中，工作人员需要严格的根据锂电池正极氧化钴制备过程中的化学成分和制备步骤进行作业，此外还需要确保制备的氧化钴具有合理的密度分布和粒径尺寸。

目前我国在锂电池正极氧化钴的制备过程中，由于使用了昂贵的表面活性剂，从而增加了氧化钴制备过程中的成本和工艺复杂性。但是如果没有添加表面活性氧化剂，便会造成氧化钴制备过程中的工序发生缺失，从而使得形成钴酸锂的粉末过细，无法正常的融入锂电池的正极材料前驱体中。因此当下通过在氧化钴的制备过程中，发明出一种工艺简单，成本较低且投资少的系列化电池正极氧化钴生产方法，便成了当前生产工艺中的首要目的。

二、锂电池正极氧化钴的基本概述

锂电池正极氧化钴的制备方法，首先，科研人员需要将氯化钴溶液和金属钴溶解于硝酸溶液中，这样就可以形成还有大量钴物质的硝酸钴溶液。然后通过将硝酸钴溶液与碳酸氢氨溶液进行反应，在反应的过程中便可以形成制备锂电池正极材料的初步基础物质碳酸钴。再将这种材料放置于430度至670度的温度下进行煅烧，根据具体情况可以煅烧2～4个小时;在锻烧结束后，科研人员需要将煅烧后的碳酸钴放于常温下进行冷却;在冷却之后再进行800～1040度的两段式烧结，这次烧结时间需要控制在3～10个小时之内，来确保锻烧后的碳酸钴可以完全反应成四氧化三钴;科研人员需要将得到后的四氧化三钴进行粉碎升级，然后将粉碎后的四氧化三钴过滤净化，就可以得到最后的成品锂电池正极材料氧化钴。

三、锂电池正极氧化钴制备过程中的方法步骤

（1）进行钴盐溶液的配置

在进行钴盐溶液的配置过程中，科研人员首先需要将硝酸添加到高纯度的金属钴，这样就可以得到硝酸钴溶液。此外在溶液的配置过程中，需要将硝酸钴溶液配制100～250克每升的溶液浓度，当溶液配置完成后，需要静置4～5个小时，等待硝酸铵溶液中的溶质下沉到底部时，科研人员需要取上层的澄清液体进行使用。

（2）进行碳铵溶液的配置

科研人员在进行碳铵溶液的配置过程中，需要通过碳酸氢铵和去离子水进行混合，然后在科学的配比下形成浓度在10%～25%梯度下的溶液。同样在溶液配置完成后，需要静置放置4～5个小时，然后取上层的澄清液体进行使用。

（3）进行溶液之间的组合

科研人员在进行配置过程中，还需要通过溶液之间的相互混合從而生成相应的实验物质，这就需要将配置而成的碳酸氢铵溶液加入带有搅拌器和温度计的反应釜，科研人员需要控制反应釜搅拌过程中的速度，速度需要保持在50～200转每分钟。同时还需要将上述步骤中所配置的硝酸钴溶液和氯化钴溶液，在3～5个小时内加入到正在搅拌过程中的碳酸氢铵溶液中，科研人员需要控制实验溶液中钴的重量在1.5%～2.5%之间，在合成过程中的温度需要维持在45摄氏度至80摄氏度之间。

（4）对反应物进行漂洗、过滤、干燥等处理

在反应结束过后，科研人员需要将得到的碳酸钴进行过滤清洗，然后得到相应的滤饼，通过对过滤饼进行去离子水的多次洗涤，还将反应过程中的杂质进行清除。科研人员还需要将过滤饼放置于120摄氏度至180摄氏度的温度下进行干燥2～14个小时，在干燥结束过后，便可以得到淡红色的碳酸钴粉末。在得到碳酸钴粉末后，科研人员需要对碳酸钴粉末进行密度和纯度的检测，需要确保碳酸钴粉末的纯度达到99%以上，才可以进入后续的实验步骤。

（5）对制备物进行高温煅烧

在对制备而成的碳酸钴粉末进行高温煅烧的过程中，科研人员需要将高温炉内保持良好的通风状态，然后在50摄氏度至1000摄氏度的煅烧温度下，对碳酸硅粉末进行煅烧2～4个小时，然后便可以得到黑色的氧化钴松散烧结块体，在对氧化钴松散烧结块体进行浓度测量中，需要确保其中亚钴的含量小于5%。再通过对碳酸钴团聚形成的样貌、烧结时间、通风状态、烧结温度等相关因素进行控制，便可以将产物固含量控制在72%～74%之间。

四、结束语

通过对锂电池正极材料氧化钴的制备进行研究，便可以探索出工艺简单、成本较低且环保的电池正极氧化钴生产方案，从而促进我国电子产业的可持续性发展。

参考文献：

[1]吴宇平，方世壁.锂离子电池正极材料氧化钴锂的进展[J].电源技术， 2017（5）：208-209.

[2]张泽波，郭鸣凤，杨瑞敏，等. AA 型人造石墨-氧化钴锂锂离子电池的温度特性[J].电源技术， 2017（6）：238-239.

作者简介：

訚硕，男，1980年12月出生，2003年6月毕业 于中南大学化学工程系冶金工程与科学专业;现就职于湖 南中伟新能源科技有限公司任职技术总工程师并任职中伟 新材料有限公司中伟研究院院长。