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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。