專利名稱：一種球形碳酸鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池材料前驅(qū)物領(lǐng)域，具體地說是一種球形碳酸鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
碳酸鹽(碳酸鈷、碳酸鎳和碳酸錳)可用于催化劑、電化學(xué)、耐高溫耐腐蝕、磁性材 料和陶瓷色釉料等領(lǐng)域。鋰離子電池正極材料的研究主要集中在層狀LiCo02、LiNi02、LiMn02、尖晶石型 LiMn204和橄欖石型LiFeP04等。而已大規(guī)模商業(yè)化的正極材料還只有LiCo02，由于鈷資源 儲(chǔ)藏量有限，價(jià)格昂貴且具有毒性，在大功率動(dòng)力設(shè)備應(yīng)用中受到一定的限制，所以人們正 不斷致力于尋找和開發(fā)LiCo02的可替代材料。近年來，新型的層狀三元復(fù)合氧化物鎳鈷錳酸鋰(LiNi1/3COl/3Mni/302)日益受到關(guān) 注，該材料由于存在三元協(xié)同作用，集中了 LiCo02、LiNi02、LiMn204等材料的各自優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn) 出與LiCo02相媲美的電化學(xué)性能，而且其放電電壓范圍寬、熱穩(wěn)定性好、安全性能高、具有 良好的循環(huán)性能，成本比LiCo02大大降低。目前，鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備主要采用共 沉淀法，合成的粉體材料一般是由無規(guī)則的顆粒組成，振實(shí)密度要比LiCo02低得多，其實(shí)用 價(jià)值不高，故提高鎳鈷錳酸鋰的堆積密度和體積比容量對(duì)其實(shí)用化具有重要意義。通過研究發(fā)現(xiàn)，球形粉體顆粒具備有比不規(guī)則粉體顆粒高得多的堆積密度，球形 正極材料具有高堆積密度、高體積比容量的突出優(yōu)勢(shì)。球形鎳鈷錳酸鋰正極材料性能主要取決于前驅(qū)物，目前電池材料的前驅(qū)物有氫氧 化物和碳酸鹽。由于氫氧化鈷和氫氧化錳易被空氣氧化，工藝不穩(wěn)定；而采用碳酸氫銨或碳 酸銨合成碳酸鹽，物理性能較好，但產(chǎn)生的氨氮廢水較多，輔料銨鹽消耗大。氨氮廢水有嚴(yán) 格的排放標(biāo)準(zhǔn)，合成過程中產(chǎn)生的廢水氨氮含量較高，需經(jīng)過處理才能達(dá)標(biāo)排放。目前采用 膜處理濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶相結(jié)合處理氨氮廢水，能耗較高，處理和運(yùn)行成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種減少碳酸 銨鹽消耗及廢水處理量的球形碳酸鹽的制備方法。為此，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于以尾 液(氯化銨溶液)為反應(yīng)底液，在攪拌(轉(zhuǎn)速優(yōu)選為800 1200rpm)下將金屬氯化鹽溶液 和碳酸銨鹽同時(shí)加入底液中發(fā)生沉淀反應(yīng)，沉淀反應(yīng)的溫度為40 80°C，終點(diǎn)時(shí)溶液的pH 值為7. 0 7. 5，保溫陳化，所得的漿料經(jīng)洗滌和干燥后，得球形碳酸鹽產(chǎn)品；所述的金屬氯 化鹽溶液為氯化鈷、氯化鎳、氯化錳中的一種或幾種混合物，氯化銨的濃度為10 30g/L?，F(xiàn)有方法中，終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值一般為8 9，使得到的球形碳酸鹽產(chǎn)品在某些 方面受到一定的影響，如D50偏小，為6 8 y m ；而本發(fā)明使終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7. 0 7. 5，得到的球形碳酸鹽各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良，D50變大，為10 15 y m。本發(fā)明用尾液作為合成底液，可制得大粒徑(粒徑在10 15 ym之間)球形碳酸鹽，尾液循環(huán)利用，大大減少了氨氮廢水的處理量。本發(fā)明用尾液作為合成底液，降低了合成過程碳酸銨鹽的消耗(降低了 15% )，因 尾液本身溫度在45°C 70°C之間，與用純水作底液相比，減少了因加熱而產(chǎn)生的能耗。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明采取以下技術(shù)措施上述球形碳酸鹽的制備方法，金屬氯化鹽的濃度為80 150g/L ；所述的碳酸銨 鹽為碳酸氫銨或碳酸銨，其濃度為150 230g/L，選用此濃度有利于提高生產(chǎn)效率，工藝穩(wěn) 定；尾液中氯化銨、金屬氯化鹽及碳酸銨鹽之間的質(zhì)量比控制在0.06 0.1 1 3.0 3. 5，金屬氯化鹽以金屬量計(jì)，得到球形碳酸鹽的形狀和粒徑最佳。上述球形碳酸鹽的制備方法，沉淀反應(yīng)時(shí)，金屬氯化鹽的加入速度為300 400L/ h，碳酸銨鹽的加入速度為600 800L/h，保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。上述球形碳酸鹽的制備方法，所述的尾液為本次沉淀反應(yīng)后所得的濾清液或上次 沉淀反應(yīng)所得的濾清液，將濾清液直接利用，省去了對(duì)其的處理步驟。本發(fā)明采用尾液溶液作為底液，利用液相沉淀法使終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7. 0 7. 5，從而得到了大粒徑球形碳酸鹽產(chǎn)品，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良；對(duì)氨氮廢液循環(huán)利用，減少了廢水 的處理量，能耗低；大大減少了輔料碳酸銨鹽消耗。下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一下說明。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的產(chǎn)品的電子掃描電鏡圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2得到的產(chǎn)品的電子掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1用尾液氯化銨作為底液合成球形碳酸鈷，按下列步驟完成1、配制氯化鈷溶液濃度為80g/L，碳酸氫銨溶液濃度為150g/L ；2、向3m3合成釜中加入0. 3m3尾液作為合成底液；3、攪拌將底液升溫加熱，當(dāng)?shù)滓簻囟鹊?0 50°C時(shí)，停止升溫；4、開始并流加入氯化鈷溶液與碳酸氫銨溶液，金屬氯化鹽的加入速度為330L/h， 碳酸銨鹽的加入速度為600L/h，加料2h，尾液中氯化銨、氯化鈷溶液與碳酸氫銨三者之間 的質(zhì)量比控制在0.06 1 3. 4。5、加料終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7. 0，保溫陳化2h ；6、陳化結(jié)束后，漿料經(jīng)過濾洗滌和干燥后，得球形碳酸鈷產(chǎn)品。得到的碳酸鈷產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)如下 實(shí)施例2用尾液作為底液合成球形碳酸鎳，按下列步驟完成1、配制氯化鎳溶液濃度為150g/L，碳酸氫銨溶液濃度為230g/L，2、向3m3合成釜中加入0. 3m3尾液作為合成底液；3、攪拌將底液升溫加熱，當(dāng)?shù)滓簻囟鹊?0 80°C時(shí)，停止升溫；
4、金屬氯化鹽的加入速度為380L/h，碳酸銨鹽的加入速度為800L/h，加料2h，尾 液中氯化銨、氯化鎳溶液與碳酸氫銨三者之間的質(zhì)量比控制在0.08 1 3.2。5、加料終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7. 5，保溫陳化2h ；6、陳化結(jié)束漿料經(jīng)過濾洗滌和干燥后，得球形碳酸鎳產(chǎn)品。得到的碳酸鎳產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)如下
權(quán)利要求
一種球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于以尾液氯化銨溶液為反應(yīng)底液，在攪拌下將金屬氯化鹽溶液和碳酸銨鹽同時(shí)加入底液中發(fā)生沉淀反應(yīng)，沉淀反應(yīng)的溫度為40～80℃，終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7.0～7.5，保溫陳化，所得的漿料經(jīng)洗滌和干燥后，得球形碳酸鹽產(chǎn)品；所述的金屬氯化鹽溶液為氯化鈷、氯化鎳、氯化錳中的一種或幾種混合物，氯化銨的濃度為10～30g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于所述金屬氯化鹽的濃度 為 80 150g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于所述的碳酸銨鹽為 碳酸氫銨或碳酸銨，其濃度為150 230g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于所述沉淀反應(yīng)時(shí)，金屬 氯化鹽的加入速度為300 400L/h，碳酸銨鹽的加入速度為600 800L/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于所述的尾液氯化銨為本 次沉淀反應(yīng)后所得的濾清液或上次沉淀反應(yīng)所得的濾清液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形碳酸鹽的制備方法，其特征在于尾液中氯化銨、金屬氯 化鹽及碳酸銨鹽之間的質(zhì)量比控制在0.06 0. 1 1 3.0 3. 5，金屬氯化鹽以金屬量 計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池材料前驅(qū)物球形碳酸鹽的制備方法。目前，鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備主要采用共沉淀法，所得的材料一般為無規(guī)則的顆粒，其實(shí)用價(jià)值不高。本發(fā)明的特征在于以尾液氯化銨溶液為反應(yīng)底液，在攪拌下將金屬氯化鹽溶液和碳酸銨鹽同時(shí)加入底液中發(fā)生沉淀反應(yīng)，沉淀反應(yīng)的溫度為40～80℃，終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7.0～7.5，保溫陳化，所得的漿料經(jīng)洗滌和干燥后，得球形碳酸鹽產(chǎn)品；所述的金屬氯化鹽溶液為氯化鈷、氯化鎳、氯化錳中的一種或幾種混合物，氯化銨的濃度為10～30g/L。本發(fā)明采用尾液溶液作為底液，利用液相沉淀法使終點(diǎn)時(shí)溶液的pH值為7.0～7.5，從而得到了大粒徑球形碳酸鹽產(chǎn)品，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良。
文檔編號(hào)C01G53/06GK101857278SQ201010209990
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者劉人生, 劉秀慶, 徐偉, 沈建清, 田禮平 申請(qǐng)人:浙江華友鈷業(yè)股份有限公司