一种耐腐蚀的钴基材料的制作方法

本发明涉及电池电极材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀的钴基材料。

背景技术：

便携式电子设备电源，随着现代科学技术日新月异的发展进步和人们对便携式电子设备的使用要求，朝着高效率化、小尺寸化、轻重量化、形状薄化和灵活多样化的趋势发展。这导致便携式电子设备电源材料提出了新的要求，也为新型的符合新要求的便携式电子设备电源和便携式电子设备带来巨大的市场前景。

自从锂离子电池投入规模化工业应用以来，钴酸锂正极材料由于其优良的综合性能、批量产品具有良好的一致性以及与现有的电化学体系的良好兼容性，一直占据着便携式电子设备电源应用领域的绝对主导地位。但是，由于钴资源的稀缺和昂贵的市场价格，使得人们在寻求新的可替代材料的努力从未终止，如尖晶石锰酸锂、层状镍钴锰酸锂、橄榄石磷酸亚铁锂等新型材料的工业化尝试，验证了这一努力。

据不完全统计，09年全球镍钴锰酸锂的工业应用在明显上升，主要集中在便携式电子设备电源应用领域，钴酸锂的工业应用已经大幅下降，且这一趋势还在继续。但是，镍钴锰酸锂的工业应用在国内还不多，尤其是在便携式电子设备电源应用领域，镍钴锰酸锂的工业应用缺陷尚需克服。可以预见的是，克服了工业应用缺陷的镍钴锰酸锂，将是未来便携式电子设备电源应用领域的主要正极材料。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐腐蚀的钴基材料。

本发明提出的一种耐腐蚀的钴基材料，包括以下重量份的原料：sm18.36wt％，co38.25wt％，fe20.00wt％，cu4.88wt％，zr2.33wt％，li4.2wt％，ni6.1wt％，mn5.38wt％。

优选的，钴基材料制备方法如下：

s1选取如下重量份的原料：sm18.36wt％，co38.25wt％，fe20.00wt％，cu4.88wt％，zr2.33wt％，li4.2wt％，ni6.1wt％，mn5.38wt％；

s2向反应釜中加入原料，升温至85～95℃，搅拌1小时；加入氨水，至氨浓度为1mol/l～1.5mol/l；

s3取0.1～3mol/l的镍锰钴盐的水溶液，缓慢加入适量的0.5～5mol/l的金属离子络合剂水溶液，搅拌均匀后得到混合溶液；

s4将步骤s3的混合溶液和8～10mol/l氢氧化钠水溶液同时加入步骤s1的反应釜中，进行水热反应；

s5将步骤s4的产物进行固液分离，再用去离子水洗涤固体产物至洗涤水的ph值小于8；在80～120℃干燥固体产物；

s6测定步骤s5得到的固体产物中镍钴锰的含量，加入碳酸锂，其中锂与镍钴锰三者总和的摩尔比为1.05∶1；

s7将步骤s6的产物依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到钴基材料。

优选的，所述步骤s3水热反应控制ph值为11～12，反应温度为85～95℃；待混合溶液通完后，把ph值调至12以上，保温12～24小时。

优选的，所述步骤s7中的钴基材料用甲醇清洗。

优选的，所述镍钴锰盐的摩尔数为a，则四氧化三钴的摩尔数为a(5x-1)/3。

优选的，所述金属离子络合剂为氨水、硫酸铵、氯化铵或柠檬酸钠。

优选的，所述烧结固溶具体为：将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟～180分钟，再于固溶温度下固溶3小时～4小时，最后风冷到室温，得到预磁体，其中所述烧结温度为1180℃～1250℃，所述固溶温度为1130℃～1195℃。

优选的，所述步骤s7得到的钴基材料以0.5℃/min～1.5℃/min的冷却速度缓慢冷却至400℃，并于400℃保温3小时，最后风冷到室温。

本发明中，所述一种耐腐蚀的钴基材料，不但保持了钴酸锂材料高体积比能量、高放电平台的特点，而且比钴酸锂具有更高的热稳定性，同时还降低了钴酸锂材料的成本，是下一代钴酸锂正极材料的替代品，同时，钴基材料耐腐性能好，磁性能较优异。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种耐腐蚀的钴基材料，包括以下重量份的原料：sm18.36wt％，co38.25wt％，fe20.00wt％，cu4.88wt％，zr2.33wt％，li4.2wt％，ni6.1wt％，mn5.38wt％。

本发明中，钴基材料制备方法如下：

s1选取如下重量份的原料：sm18.36wt％，co38.25wt％，fe20.00wt％，cu4.88wt％，zr2.33wt％，li4.2wt％，ni6.1wt％，mn5.38wt％；

s2向反应釜中加入原料，升温至85～95℃，搅拌1小时；加入氨水，至氨浓度为1mol/l～1.5mol/l；

s3取0.1～3mol/l的镍锰钴盐的水溶液，缓慢加入适量的0.5～5mol/l的金属离子络合剂水溶液，搅拌均匀后得到混合溶液；

s4将步骤s3的混合溶液和8～10mol/l氢氧化钠水溶液同时加入步骤s1的反应釜中，进行水热反应；

s5将步骤s4的产物进行固液分离，再用去离子水洗涤固体产物至洗涤水的ph值小于8；在80～120℃干燥固体产物；

s6测定步骤s5得到的固体产物中镍钴锰的含量，加入碳酸锂，其中锂与镍钴锰三者总和的摩尔比为1.05∶1；

s7将步骤s6的产物依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到钴基材料。

本发明中，所述步骤s3水热反应控制ph值为11～12，反应温度为85～95℃；待混合溶液通完后，把ph值调至12以上，保温12～24小时。

本发明中，所述步骤s7中的钴基材料用甲醇清洗。

本发明中，所述镍钴锰盐的摩尔数为a，则四氧化三钴的摩尔数为a(5x-1)/3。

本发明中，所述金属离子络合剂为氨水、硫酸铵、氯化铵或柠檬酸钠。

本发明中，所述烧结固溶具体为：将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟～180分钟，再于固溶温度下固溶3小时～4小时，最后风冷到室温，得到预磁体，其中所述烧结温度为1180℃～1250℃，所述固溶温度为1130℃～1195℃。

本发明中，所述步骤s7得到的钴基材料以0.5℃/min～1.5℃/min的冷却速度缓慢冷却至400℃，并于400℃保温3小时，最后风冷到室温。

本发明：选取如下重量份的原料：sm18.36wt％，co38.25wt％，fe20.00wt％，cu4.88wt％，zr2.33wt％，li4.2wt％，ni6.1wt％，mn5.38wt％；向反应釜中加入原料，升温至85～95℃，搅拌1小时；加入氨水，至氨浓度为1mol/l～1.5mol/l；取0.1～3mol/l的镍锰钴盐的水溶液，缓慢加入适量的0.5～5mol/l的金属离子络合剂水溶液，搅拌均匀后得到混合溶液；将步骤s3的混合溶液和8～10mol/l氢氧化钠水溶液同时加入步骤s1的反应釜中，进行水热反应；将步骤s4的产物进行固液分离，再用去离子水洗涤固体产物至洗涤水的ph值小于8；在80～120℃干燥固体产物；测定步骤s5得到的固体产物中镍钴锰的含量，加入碳酸锂，其中锂与镍钴锰三者总和的摩尔比为1.05∶1；将步骤s6的产物依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到钴基材料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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