氧化钴原料对钴酸锂性能的影响

氧化钴原料对钴酸锂性能的影响作者：刘亚飞，陈彦彬，白厚善作者单位：北京矿冶研究总院当升材料科技有限公司相似文献(10条)1.学位论文石迪辉四氧化三钴的制备对钴酸锂性能的影响2006钴酸锂的生产基本上是采用以碳酸锂和四氧化三钴为原料的高温固相法。国产四氧化三钴原料的性能不稳定一直都是阻碍我国钴酸锂产业发展的一个最主要的问题。而国际上的四氧化三钴供应商虽然能提供优质的四氧化三钴原料，其高昂的价格难以承受。因此，自主开发一种价格理想、性能稳定的四氧化三钴原料成为了目前国内钴酸锂厂家所共同面临的一个迫在眉睫的问题。要达到以上目的，首先必须了解什么样的四氧化三钴适合钴酸锂的生产。因此探讨四氧化三钴与钴酸锂的内在联系，找出适合钻酸锂生产的四氧化三钴所需具备的各项性能指标，具有很现实的意义。本论文采用不同的前躯体：氢氧化亚钴、草酸钴、碳酸钴和氯化钴，通过控制煅烧温度，制备了不同性能的四氧化三钴样品。分析了不同的钴原料、不同的煅烧温度对氧化钴的物化指标、物相、形貌和微晶尺寸的影响，发现在很宽的温度范围内，各钴原料都可以分解为纯相的四氧化三钴，不同原料分解的四氧化三钴形貌也不同，而且随着煅烧温度的升高，四氧化三钴的物化指标和微晶尺寸变化很大。通过以不同钴原料分解得到的不同性能的四氧化三钴为原料，以国内己产业化的钴酸锂工艺为合成路线，合成了不同性能的钴酸锂产品，考察了不同四氧化三钴原料对钴酸锂性能的影响，发现用不同钴原料分解的四氧化三钴合成的钴酸锂具有各自的形貌特点，钴酸锂产品的粒度分布对四氧化三钴原料的粒度分布有很大的依赖关系，并且四氧化三钴的比表面积决定了钴酸锂产品的微晶尺寸。通过将不同性能的钴酸锂产品制作成063048型号的模拟电池，考察了钴酸锂产品的粒度、振实密度、比表面积、晶格常数、微晶尺寸等参数与钴酸锂的电化学性能的关系，发现钴酸锂的粒度和粒度分布对电池的平台、倍率放电性能和循环性能都有一定的影响，钴酸锂的振实密度主要影响电极的压实密度从而影响电池的体积比容量，钴酸锂的晶格常数和微晶尺寸都对电池的循环性能有重要影响，晶格常数主要影响电池的前期循环性能，而微晶尺寸主要影响电池后期的循环性能，另外，微晶尺寸还对材料的热稳定性能有重要影响。2.期刊论文刘诚电池级氧化钴的研制-有色金属2002,54(4)研究从钴溶液中沉淀结晶碳酸钴再经焙烧生产电池级氧化钴的工艺过程.碳酸钴合成温度50～60℃,时间3～4h,钴溶液浓度0.5～1.0mol/L,碳酸盐浓度80～150g/L,烘干温度80～120℃.煅烧温度350～450℃,时间120～180min.钴回收率98.5%,碳酸盐消耗2.0～2.5t/t*氧化钴,去离子水～15t/t*氧化钴,电～4000kW*h/t*氧化钴.产品用于小型锂电池用及动力电池用钴酸锂合成,满足钴酸锂生产要求.3.学位论文谭海翔钴酸锂废极片浸出工艺及基础研究2006本论文归纳了废旧锂离子二次电池回收的现状。对钴酸锂浸出过程进行电位-pH图分析及动力学研究，根据所得结果确定了湿法回收钴酸锂废极片的新工艺流程。通过Li-Co-H,20体系电位-pH图分析得知，LiCoO,2稳定存在于弱酸和强碱的环境，并在理论上为LiCoO,2浸出提供了三条途径：(1)保持体系电位不变，降低体系pH值，使LiC,oO,2转化为中间产物Co(OH),3，然后转化为Co'2+进入溶液；(2)同时降低体系的电位和pH值，使LiCoO,2直接反应为Co'2+进入溶液；(3)首先降低体系的电位，使LiCoO,2转化为中间产物Co(OH),2，然后再降低体系的pH值，使Co(OH),2转化为Co,2+进入溶液。通过对常温下和333K温度下Li-Co-H,2O体系电位-pH图比较，发现：温度升高，LiCoO,2的稳定区域向低pH值和低电势区域转移，对于回收途径(1)和(3)不利，而对回收途径(2)有利。通过动力学研究，发现在LiCoO,2的硫酸浸出过程，所得数据符合化学反应控制模型，并得出反应活化能为33.505k／mol，说明表面化学反应为反应控制步骤。因此，导致了浸出速率缓慢，浸出率低，也说明采用硫酸浸出无法有效的对LiCoO,2进行回收；在硫酸加双氧水的还原浸出过程中，LiCoO,2和双氧水在酸性环境下发生氧化还原反应，反应机理和历程与硫酸浸出不同，反应速率快、浸出时间短，浸出率大大高于酸性浸出。根据上面结果，确定了钴酸锂废极片回收的新工艺，工艺流程分为还原酸浸、除铝、沉钴、煅烧四步。通过单因素实验，得到还原酸浸的实验条件为：液固比6:1、硫酸浓度2.0mol／L、双氧水1.2mL／(g原料)、温度60℃、时间120min，钴的浸出率可达99％，而铝的浸出率可以控制在35％左右；除铝过程的实验条件为：温度80℃、终点pH控制在5.5～6.0之间、陈化时间为30～60min，铝可以除去，而钴的损失低于2％；沉钴过程的实验条件为：pH=4～5、温度40～50℃、草酸铵用量为理论量的120％，草酸钴的沉淀率大于99％；再经过草酸钴煅烧，所得产品氧化钴成分达到了CO,2O,3-Y1(GB6518-86)的要求。4.期刊论文谭海翔.胡启阳.李新海.王志兴.郭华军.TANHai-xiang.HUQi-yang.LIXin-hai.WANGZhi-xing.GUOHua-jun钴酸锂废极片中钴回收新工艺研究-电源技术2007,31(4)研究了钴酸锂废极片中回收钴的新工艺,采用硫酸+双氧水体系对钴酸锂废极片进行浸出,其中:H2SO42.0mol/L、H2O21.2mL/g、温度80℃、浸出时间120min,钴的浸出率达到99%,而铝的溶解则控制在35.1%.浸出液加入碳酸氢铵调pH值至5.5除铝,然后加入草酸铵沉钴,所得草酸钴煅烧成氧化钴,所得产品可达到Co2O3-Y1(GB6518-86)的要求,钴的回收率为97%.5.学位论文董红玉锂离子电池正极材料的制备与性能研究2005锂离子二次电池因具有高电压、高容量、循环寿命长、安全性能好的显著特点而备受人们青睐。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分成为人们研究的热点。LiMn2O4材料因价格低廉、对环境友好等优点而备受关注。大量的研究结果表明，影响锂离子电池正极材料LIMn2O4电性能的主要因素是材料的微观形貌及其结构在电化学循环过程中的稳定性，本论文主要从正极材料的制备和改性处理两方面研究锂离子电池用正极材料LiMn2O4，通过对材料的结构及电化学性能进行表征，希望找到提高材料性能的有效途径。研究的主要内容包括：1.概述锂离子电池发展的历程以及正极材料的研究现状，提出了本论文的研究重点；2.因制备方法的选择对LiMn2O4材料的微观形貌和电化学性能等有较大影响，本文首次采用微波-模板法合成正极LiMn2O4材料，并采用红外光谱和差热分析等手段研究了该合成方法的反应机理，结果表明：该方法对材料晶粒的生长方式和缺陷结构形成具有调控作用；3.为改善纯尖晶石型LiMn2O4材料的循环性能，本文首次采用微波-模板法制备掺杂Co的尖晶石型LiMn2O4材料，对材料的结构和性能进行表征，研究结果发现，体相掺杂Co可以有效改善尖晶石LiMn2O4材料的循环性能；4.层状LiCoO2材料的实际容量约是理论容量的一半，为提高钻酸锂材料的实际可利用容量，首次使用微波-模板法制备Mn体相掺杂层状LiCoO2材料，采用x-射线粉末衍射、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱和循环伏安等表征手段研究掺杂后材料的物相结构和电化学性能，结果发现，掺杂后的钴酸锂材料放电容量得到明显提高；5.为改善LiMn2O4材料的电化学循环性能，采用钴酸锂和氧化钴对LiMn2O4材料表面进行修饰，对包覆后的材料结构和电化学性能进行表征，结果表明，表面修饰后的材料循环性能不同程度得到改善，其中表面包覆钴酸锂的LiMn2O4材料电化学性能最佳；6.为抑制LiMn2O4材料中Mn在电解液中的溶解，采用化学镀的方法对LiMn2O4材料的表面进行修饰，对包覆后的材料进行测试表征，研究结果表明，包覆后材料的结构没有明显变化，材料的放电容量不同程度减小，循环性能得到改善。7.首次合成了LiMn2-xSmxO4材料，对材料进行了结构表征并测试了材料的电化学性能，结果发现：修饰后的样品首次放电容量较高为119mAh/g，而且循环性能好，采用交流阻抗谱探讨了锂离子在材料中的扩散性能。6.会议论文陈彦彬.刘亚飞.白厚善系列化高性能钴酸锂正极材料的研究2004本文以自产氧化钴为原料,开发了三个系列高性能钴酸锂样品,样品的振实密度为2.2-2.6g/cm'3,比表面为0.2-0.5M'2/g,D50-7~12um,并对材料的比容量、循环性能与振实密度、比表面的相互关系进行了考察.7.学位论文何晓燕低维纳米结构材料的低温液相合成与研究2007纳米材料特殊的功能和效应，不但在学科发展上有重要意义，而且在应用上也有良好的前景，它为新材料的发展开辟了一个崭新的研究领域。通过大量文献调研发现，低维纳米材料的形貌、尺寸和结构直接影响着它们的性能。因此，探索不同的制备纳米材料并调控其形貌与尺寸的新方法，揭示纳米材料的微观结构、尺寸大小和形貌生长的规律，以指导进一步的实验研究和应用开发是本论文的宗旨。本论文成功地合成出了一系列的ABO,4型化合物以及氢氧化物、氧化物纳米材料，实现了合成过程中对产物形貌与尺寸的调控，并探索了一条新的低温液相合成途径。1．运用溶剂热辅助四元微乳体系(十六烷基三甲基溴化胺/环己烷/正戊醇/水)，成功地合成了一系列磷酸盐纳米结构：磷酸钐纳米棒和磷酸氢锡花状纳米晶。探讨了反应参数对产物形貌与尺寸的影响。探索了一条采用磷酸聚合作用辅助自组装合成羟基磷灰石花状纳米结构的新途径。该方法实验装置简单、操作容易，无需高能耗和易损的复杂设备。2．结合常规的非离子微乳体系和溶剂热条件实现PbXO,4(X=Cr，W)纳米棒的形貌可控合成，通过调节反应物浓度以及水和表面活性剂的摩尔比可以调控目标产物钨酸铅、铬酸铅纳米晶的尺寸和形貌，得到结晶良好的钨酸铅、铬酸铅纳米棒。3．采用简单的配位体辅助自组装合成方法制备了梭形的氢氧化铕纳米晶，并且以制得的梭形氢氧化铕，在500℃煅烧lO小时得到同样形貌的梭形氧化铕纳米晶。运用配位作用结合自组装合成方法制备了六边形盘状氢氧化钴纳米晶，并以此为前驱体进一步结合水热方法合成了六边形盘状的钴酸锂纳米晶。探索了一条新颖的配位体辅助低温液相合成纳米材料的方法。方法简单，易于操作。8.期刊论文谭海翔.胡启阳.李新海.王志兴.郭华军.TANHai-xiang.HUQi-yang.LIXin-hai.WANGZhi-xing.GUOHua-jun含铝硫酸钴溶液中回收氧化钴新工艺的研究-稀有金属与硬质合金2006,34(1)研究了从钴酸锂直接溶解后的酸溶液中用草酸铵直接提取草酸钴的新工艺,采用氟盐将酸溶液中的铝完全全络合,然后用草酸铵在pH为2,温度60℃下沉钴,再在马弗炉中煅烧成氧化钴,所得产品可达到Co2O3―Y1(GB6518―86)的要求.其中氟盐的用量为理论量的110%,而草酸铵用量可减半,草酸铵沉钴率为99.37%.9.会议论文郑景宜.吕文广中国电池材料产业钴、镍使用状况及思考2004本文主要调研统计了中国二次充电电池材料中镍、钴的应用和需求量,镍主要用于泡沫镍、球形氢氧化镍、贮氢合金粉、镀镍钢带、镍片、镍粉、钢壳;钴主要用于钴酸锂、贮氢合金粉、氧化亚钴、氢氧化钴、钴粉.分析了电池材料降低钴、镍的状况和方向,提出了一个值得思考的问题是我国在开发高新技术产品时,有关部门应该正确地引导,避免盲目上马和低水平重复建设.10.学位论文卿波尿素均匀沉淀法制备单分散四氧化三钴粉末2007近年来，随着锂离子电池的发展，四氧化三钴作为其正极材料钴酸锂的关键性材料，其市场需求量越来越大。一般粉末的生产方法制备的氧化钴难以满足电子级四氧化三钴的要求，为了能简便、快捷地制备出品质