本發明涉及材料制備
技術領域：
，具體的是一種鈷粉的制備方法。
背景技術：
：目前，鈷鋰電池由于其高容量高環保性能成為一個研究熱點。球形金屬鈷粉具有良好的流動性、低的孔隙度、低的相對摩擦系數、較強的滲透性、優越的延展性以及在與其他材料混合時表現出很好的可混性的諸多優點。已有產業化鈷粉的制備工藝為沉淀法合成碳酸鈷，然后高溫氫還原碳酸鈷得到鈷粉，當鈷粉的FSSS粒徑在1.0-1.5微米時，鈷粉的松裝密度在0.5-0.9g/cm3，沒辦法滿足部分硬質合金客戶小粒徑高松裝的要求為FSSS1.0-1.5μm，鈷粉的松裝密度>1.0g/cm3。技術實現要素：本發明為解決以上技術問題，提供了一種鈷粉的制備方法。本發明是采用如下技術方案實現的：一種鈷粉的制備方法，包括如下步驟，步驟一，將可溶性鈷鹽與碳酸氫銨并流注入到碳酸氫銨底液中，攪拌反應，得到具有碳酸鈷晶種的漿液；步驟二，在碳酸鈷晶種的漿液內，繼續加入鈷鹽和碳酸氫銨，反應，然后控制pH值，得到碳酸鈷晶體，然后將碳酸鈷晶體干燥，得到碳酸鈷粉末；步驟三，將碳酸鈷粉末置于氫氣氣氛中還原，得到鈷粉。優選地，步驟一中，所述鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、醋酸鈷和硝酸鈷中的任意一種。優選地，步驟一中，鈷鹽中鈷離子的濃度為c(Co)＝80～140g/L，鈷鹽的流量為v(Co)＝600-1000L/h，碳酸氫銨的濃度為c(NH3HCO3)＝200-240g/L，碳酸氫銨的流量為v(NH3HCO3)＝900-1500L/h，碳酸氫銨底液的濃度為10-80g/L。更優選地，步驟一中，鈷鹽中鈷離子的濃度為c(Co)＝120g/L，鈷鹽的流量為v(Co)＝800-900L/h,，碳酸氫銨的濃度為c(NH3HCO3)＝210-230g/L,碳酸氫銨的流量為v(NH3HCO3)＝1100-1300L/h，碳酸氫銨底液的濃度為10-80g/L。更優選地，步驟一中，反應溫度為40℃，反應時間為1～1.5h，反應終點pH為7.1～7.25。優選地，步驟二中，在碳酸鈷晶種的漿液內，繼續加入鈷鹽和碳酸氫銨，使其反應7-10h。更優選地，步驟二中，在碳酸鈷晶種的漿液內，繼續加入鈷鹽和碳酸氫銨，使其反應7-10小時，調節終點pH值為7.3-7.35，得到碳酸鈷晶體，然后將碳酸鈷晶體干燥，得到碳酸鈷粉末。優選地，步驟三中，碳酸鈷粉末在氫氣氣氛中還原時，還原溫度為300-500℃，還原時間為3～8h，冷卻時間為4～8h。本發明中先合成碳酸鈷晶種，然后再在碳酸鈷晶種的基礎上生長，生長的顆粒分散，顆粒粒徑生長慢且密實，從而制備的碳酸鈷粒徑小，進而振實密度大。在此基礎上，氫化還原碳酸鈷，進一步得到的鈷粉粒徑小，約為1.0～1.5μm，松裝密度比一般鈷粉大，為1.0g/cm3以上。附圖說明圖1為本發明實施例1制得碳酸鈷的電鏡掃描圖；圖2為本發明實施例1制得的鈷粉的電鏡掃描圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例1制備濃度為120g/L的氯化鈷溶液、濃度為220g/L的碳酸氫銨溶液、濃度為60g/L的碳酸氫銨溶液。碳酸鈷的制備向反應釜內加入濃度為60g/L的碳酸氫銨溶液作為底液1000L，升溫至40℃，并向底液內分別加入氯化鈷溶液和碳酸氫銨溶液，其中氯化鈷溶液的流量為600L/h，碳酸氫銨的流量900L/h，邊加入邊攪拌，攪拌速度為200r/min。反應1.5h后，停止攪拌，得到碳酸鈷晶種漿料。取以上碳酸鈷晶種漿料1000L加入第二個反應釜中，作為底液，繼續加入原料氯化鈷溶液和碳酸氫銨溶液，控制加入流量，氯化鈷流量為200L/h，碳酸氫銨流量為380L/h，使得碳酸鈷晶種生長。反應11.5h后，控制碳酸氫銨流量，使得反應溶液中pH控制在7.3～7.35，反應終止。將反應釜內的漿液靜置陳化，陳化一段時間后抽出上層清液，收集晶體并干燥得碳酸鈷干樣。如圖1制得的碳酸鈷干樣的粒度為D50＝2.855μm,AD(松裝密度)＝0.75g/cm3，TD(振實密度)＝1.45g/cm3。碳酸鈷的還原取5kg碳酸鈷放入推桿爐的還原舟中，在氫氣氣氛中進行還原，還原的溫度為425℃，推舟時間為15分鐘，氫氣流量為600L/h的條件下，還原4h，冷卻4h,最后得到鈷粉，如圖2為得到鈷粉的FSSS粒徑為1.28μm，AD為1.13g/cm3，D50為10.787μm。實施例2～5在實施例1的基礎上，將鈷粉的制備方法中的部分參數修改進行實驗，在實施例2～5中，采用與實施例1相同的反應液濃度參數，即：濃度為120g/l的氯化鈷溶液，濃度為220g/L的碳酸氫銨溶液，濃度為60g/L的碳酸氫銨溶液，其中濃度為60g/l的碳酸氫銨溶液作為底液。如下表1、表2和表3為實施例2～5反應過程部分參數及部分效果。表1和表2為制作碳酸鈷反應生成晶種和晶種生長過程參數，表3為碳酸鈷還原過程參數及生成鈷粉樣品測試結果。表1為實施例2～5生成碳酸鈷晶種過程參數序號底液體積氯化鈷流量碳酸氫銨流量晶種生長時間反應終點pH值21000L600L/h900L/h1.5h7.131300L600L/h900L/h1.5h7.1541900L600L/h900L/h1.5h7.1551900L600L/h900L/h1.5h7.25表2為實施例2～5碳酸鈷晶種生長過程參數序號晶種漿料氯化鈷流量碳酸氫銨流量晶種生長時間反應終點pH值21000L200L/h380L/h7h7.331000L200L/h380L/h7h7.3541000L200L/h380L/h7h7.3551000L200L/h380L/h7h7.5表3為實施例2～5碳酸鈷還原過程參數及生成鈷粉測試樣品結果序號還原溫度還原時間冷卻時間平均FSSS粒徑D502320～340℃6.5h4h1.31μm10.521μm3460～480℃3.5h7.5h1.12μm11.113μm4335～355℃7.5h3.5h1.42μm10.142μm5400～420℃5.0h5h1.18μm11.601μm統計實施例2～5的實驗結果，其碳酸鈷前驅體干樣的粒度在2～3μm,松裝密度為0.6-1.0g/cm3，振實密度為1.0-1.5g/cm3，D50為10～12μm。而普通的一步合成法生成的粒度在2～3μm的松裝密度為0.3-0.55g/cm3，振實密度為0.6-1.0g/cm3，相比之下，同樣的粒徑下，本發明的方案得到的碳酸鈷密度更大。進一步比較還原前驅體碳酸鈷后得到的鈷粉，實施例2～6還原得到的鈷粉FSSS粒徑為1.0-1.5μm，D50為10～12μm，松裝密度比一般鈷粉大，在1.0g/cm3～1.5g/cm3。以上實施例還可用硫酸鈷或醋酸鈷代替作為鈷源，也可達到本發明的技術效果。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。當前第1頁1 2 3