四氧化三钴的制备及应用

背景及概述^[1][2]

四氧化三钴为黑色立方系晶体，具有尖晶石型结构。不溶于水，几乎不溶于酸，微粉末能慢慢溶解 于酸中。在空气中从750℃开始释放氧气，在900～950℃ 转变成CoO。用途：可用作分析试剂、 陶瓷釉、搪瓷釉、颜料，也用于制钴盐、氧化剂、催化剂等。

制备^[2]

锂离子电池行业的快速发展带动了其正极材料如钴酸锂等钴系正极材料的发展，因此对锂离子电池的钴系正极材料的需求也大幅增长。四氧化三钴是锂离子电池正极材料钴酸锂的原料，目前四氧化三钴的制备一般是通过在反应釜中采用钴盐与氢氧化物制备出氢氧化钴颗粒，然后通过在煅烧炉中通过煅烧使氢氧化钴颗粒与空气中的氧气反应制得球形四氧化三钴。

但是由于在煅烧阶段，氢氧化钴颗粒与通入的空气是相对静止的，表面物料和内部物料与空气的接触程度不同，因而会出现氧化不均匀的现象，表面物料容易形成四氧化三钴，而内部物料容易出现氧化不完全的情况，甚至会出现部分氢氧化钴颗粒仍未转变成为氧化钴， 使得最终制备的球形四氧化三钴的纯度较低，目前的成品四氧化三钴 的纯度一般平均为95%左右，最高不超过98%，制成的钴酸锂的比容 量仅在145mAh/g左右，制成的电池的容量较小。

由于四氧化三钴的纯度将直接影响到钴酸锂的比容量的大小，并最终影响电池容量的大小，因而如何能够尽量减少四氧化三钴中氢氧化钴的含量，提高四氧化三钴的纯度是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

CN201210486483.1提供一种掺杂球形四氧化三钴的制备方法，以解决目前四氧化三钴制备方法所制备出的四氧化三钴纯度较低，影响电池的电化学性能的问题。包括以下步骤：

1）制备掺杂混合溶液，将掺杂元素离子掺入到钴盐溶液内配置成掺杂混合溶液；

2）配置氢氧化物溶液；

3）入料，将所述掺杂混合溶液、氢氧化物溶液以及空气同时通入到反应装置内，并不断进行搅拌使其反应5-20小时，制备出掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液；

4）过滤，将所述掺杂球形四氧化三钴悬浮溶液进行过滤，制得掺杂球形四氧化三钴半成品；

5）洗涤烘干，将所述掺杂球形四氧化三钴半成品经过洗涤烘干制得成品掺杂球形四氧化三钴。

应用^[3-4]

CN201710317644.7报道了四氧化三钴负载钌催化剂的制备方法及其应用，它涉及一种催化剂的制备方法。本发明是为了解决现有的Co₃O₄催化剂稳定性差、容易失活的技术问题。

四氧化三钴负载钌催化剂的制备方法按照以下步骤进行：一、将RuCl₃溶液、Co(NO₃)₃·6H₂O及去离子水加入烧杯中，室温搅拌，得混合液；二、将Na₂CO₃·10H₂O溶解在去离子水中，室温搅拌，得到Na₂CO₃溶液；三、将Na₂CO₃溶液滴加到步骤一所得的混合液中，调节pH值为9.0-10，滴加结束后室温搅拌，过滤，去离子水洗涤，干燥，煅烧，即得四氧化三钴负载钌催化剂。本发明制备的四氧化三钴负载钌催化剂，通过Ru与Co₃O₄之间的相互作用从而达到提高催化剂的催化活性、稳定性、抗水性。

CN201110412709.9提供了一种四氧化三钴纳米笼的制备方法及该方法制备的四氧化三钴纳米笼在锂离子电池中的应用，相应的方法包括将预定量的钴氰酸钾和聚乙烯吡咯烷酮溶于蒸馏水中，获得钴氰酸钾和聚乙烯吡咯烷酮溶液；将乙酸钴溶液滴加到所述钴氰酸钾和聚乙烯吡咯烷酮溶液中，经过磁力搅拌后静置，再通过离心分离获得钴氰酸钴；将干燥后的所述钴氰酸钴在空气中煅烧，煅烧温度分别为400℃、450℃和550℃，煅烧后获得四氧化三钴纳米笼。将干燥后的所述钴氰酸钴在空气中煅烧预定时间，煅烧温度为650℃，煅烧后获得四氧化三钴纳米笼与四氧化三钴实心纳米颗粒的混合物。本发明无需高温高压，且制造工艺比较简单，对设备要求不高，使用常规设备即可，能够实现大规模生产。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN201210486483.1 一种掺杂球形四氧化三钴的制备方法

[3] CN201710317644.7四氧化三钴负载钌催化剂、四氧化三钴负载钌催化剂的制备方法及其应用

[4] CN201110412709.9一种四氧化三钴纳米笼的制备方法及该方法制备的四氧化三钴纳米笼