目前我國(guó)鋰電池正極氧化鈷制備過(guò)程中，主要是通過(guò)氯化鈷溶液和硝酸鈷溶液與碳酸氫氨溶液進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)以上三種溶液在反應(yīng)過(guò)程中便可以得到基本材料碳酸鈷。研發(fā)人員需要將碳酸鈷在400～600攝氏度的溫度下進(jìn)行鍛燒反應(yīng)，在鍛燒反應(yīng)結(jié)束后，研發(fā)人員更需要將鍛燒完成后的碳酸鈷放置于800～1200的溫度下進(jìn)行二次鍛燒，這次鍛燒的目的是為了將反應(yīng)物生成四氧化三鈷。研究人員需要將生成的四氧化三鈷進(jìn)行粉碎，再將粉碎后的四氧化三鈷進(jìn)行提煉，然后就可以得到鋰電池正極中使用的氧化鈷材料。在對(duì)氧化鈷材料進(jìn)行選擇過(guò)程中，研發(fā)人員需要確保粉碎后的氧化鈷材料直徑在3～4毫米，粒子密度分布在0.71～1.34g/cm3，還需要保證制備的氧化鈷含鐵量小于5%，振實(shí)密度10度在0.212～3.514g/cm3之間。還需要保證制備出的氧化鈷具備較強(qiáng)的抗耐磨能力，只有這樣才可以應(yīng)用于鋰電池的正極材料。
一、鋰電池正極氧化鈷制備的技術(shù)背景
鋰電池正極材料中所使用的氧化鈷對(duì)鋰電池正極的性能、電池充電放電的容量、鋰電池的放電平臺(tái)、循環(huán)壽命等相關(guān)特性具有重要的影響。因此在鋰電池正極氧化鈷的制作過(guò)程中，工作人員需要嚴(yán)格的根據(jù)鋰電池正極氧化鈷制備過(guò)程中的化學(xué)成分和制備步驟進(jìn)行作業(yè)，此外還需要確保制備的氧化鈷具有合理的密度分布和粒徑尺寸。
目前我國(guó)在鋰電池正極氧化鈷的制備過(guò)程中，由于使用了昂貴的表面活性劑，從而增加了氧化鈷制備過(guò)程中的成本和工藝復(fù)雜性。但是如果沒有添加表面活性氧化劑，便會(huì)造成氧化鈷制備過(guò)程中的工序發(fā)生缺失，從而使得形成鈷酸鋰的粉末過(guò)細(xì)，無(wú)法正常的融入鋰電池的正極材料前驅(qū)體中。因此當(dāng)下通過(guò)在氧化鈷的制備過(guò)程中，發(fā)明出一種工藝簡(jiǎn)單，成本較低且投資少的系列化電池正極氧化鈷生產(chǎn)方法，便成了當(dāng)前生產(chǎn)工藝中的首要目的。
二、鋰電池正極氧化鈷的基本概述
鋰電池正極氧化鈷的制備方法，首先，科研人員需要將氯化鈷溶液和金屬鈷溶解于硝酸溶液中，這樣就可以形成還有大量鈷物質(zhì)的硝酸鈷溶液。然后通過(guò)將硝酸鈷溶液與碳酸氫氨溶液進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)的過(guò)程中便可以形成制備鋰電池正極材料的初步基礎(chǔ)物質(zhì)碳酸鈷。再將這種材料放置于430度至670度的溫度下進(jìn)行煅燒，根據(jù)具體情況可以煅燒2～4個(gè)小時(shí);在鍛燒結(jié)束后，科研人員需要將煅燒后的碳酸鈷放于常溫下進(jìn)行冷卻;在冷卻之后再進(jìn)行800～1040度的兩段式燒結(jié)，這次燒結(jié)時(shí)間需要控制在3～10個(gè)小時(shí)之內(nèi)，來(lái)確保鍛燒后的碳酸鈷可以完全反應(yīng)成四氧化三鈷;科研人員需要將得到后的四氧化三鈷進(jìn)行粉碎升級(jí)，然后將粉碎后的四氧化三鈷過(guò)濾凈化，就可以得到最后的成品鋰電池正極材料氧化鈷。
三、鋰電池正極氧化鈷制備過(guò)程中的方法步驟
（1）進(jìn)行鈷鹽溶液的配置
在進(jìn)行鈷鹽溶液的配置過(guò)程中，科研人員首先需要將硝酸添加到高純度的金屬鈷，這樣就可以得到硝酸鈷溶液。此外在溶液的配置過(guò)程中，需要將硝酸鈷溶液配制100～250克每升的溶液濃度，當(dāng)溶液配置完成后，需要靜置4～5個(gè)小時(shí)，等待硝酸銨溶液中的溶質(zhì)下沉到底部時(shí)，科研人員需要取上層的澄清液體進(jìn)行使用。
（2）進(jìn)行碳銨溶液的配置
科研人員在進(jìn)行碳銨溶液的配置過(guò)程中，需要通過(guò)碳酸氫銨和去離子水進(jìn)行混合，然后在科學(xué)的配比下形成濃度在10%～25%梯度下的溶液。同樣在溶液配置完成后，需要靜置放置4～5個(gè)小時(shí)，然后取上層的澄清液體進(jìn)行使用。
（3）進(jìn)行溶液之間的組合
科研人員在進(jìn)行配置過(guò)程中，還需要通過(guò)溶液之間的相互混合從而生成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)物質(zhì)，這就需要將配置而成的碳酸氫銨溶液加入帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜，科研人員需要控制反應(yīng)釜攪拌過(guò)程中的速度，速度需要保持在50～200轉(zhuǎn)每分鐘。同時(shí)還需要將上述步驟中所配置的硝酸鈷溶液和氯化鈷溶液，在3～5個(gè)小時(shí)內(nèi)加入到正在攪拌過(guò)程中的碳酸氫銨溶液中，科研人員需要控制實(shí)驗(yàn)溶液中鈷的重量在1.5%～2.5%之間，在合成過(guò)程中的溫度需要維持在45攝氏度至80攝氏度之間。
（4）對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行漂洗、過(guò)濾、干燥等處理
在反應(yīng)結(jié)束過(guò)后，科研人員需要將得到的碳酸鈷進(jìn)行過(guò)濾清洗，然后得到相應(yīng)的濾餅，通過(guò)對(duì)過(guò)濾餅進(jìn)行去離子水的多次洗滌，還將反應(yīng)過(guò)程中的雜質(zhì)進(jìn)行清除。科研人員還需要將過(guò)濾餅放置于120攝氏度至180攝氏度的溫度下進(jìn)行干燥2～14個(gè)小時(shí)，在干燥結(jié)束過(guò)后，便可以得到淡紅色的碳酸鈷粉末。在得到碳酸鈷粉末后，科研人員需要對(duì)碳酸鈷粉末進(jìn)行密度和純度的檢測(cè)，需要確保碳酸鈷粉末的純度達(dá)到99%以上，才可以進(jìn)入后續(xù)的實(shí)驗(yàn)步驟。
（5）對(duì)制備物進(jìn)行高溫煅燒
在對(duì)制備而成的碳酸鈷粉末進(jìn)行高溫煅燒的過(guò)程中，科研人員需要將高溫爐內(nèi)保持良好的通風(fēng)狀態(tài)，然后在50攝氏度至1000攝氏度的煅燒溫度下，對(duì)碳酸硅粉末進(jìn)行煅燒2～4個(gè)小時(shí)，然后便可以得到黑色的氧化鈷松散燒結(jié)塊體，在對(duì)氧化鈷松散燒結(jié)塊體進(jìn)行濃度測(cè)量中，需要確保其中亞鈷的含量小于5%。再通過(guò)對(duì)碳酸鈷團(tuán)聚形成的樣貌、燒結(jié)時(shí)間、通風(fēng)狀態(tài)、燒結(jié)溫度等相關(guān)因素進(jìn)行控制，便可以將產(chǎn)物固含量控制在72%～74%之間。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)鋰電池正極材料氧化鈷的制備進(jìn)行研究，便可以探索出工藝簡(jiǎn)單、成本較低且環(huán)保的電池正極氧化鈷生產(chǎn)方案，從而促進(jìn)我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。
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