论文摘要
金属钴由于其具有优良的物理、化学和机械性能,被广泛应用于电池、硬质合金、石油化工、汽车制造、机械工具、磁性材料等众多行业,成为重要的战略金属,中国是世界钴资源的使用大国,但中国钴资源奇缺。废钴成为钴供应的重要来源之一。本论文研究再生和原矿钴及钴化合物的性能,制备和修复再生钴及钴氧化物的结构性能。采用XRD、SEM、TEM、激光粒度仪测试钴盐,钴氧化物,钴金属的结构,并将钴氧化物用于电池材料,表征其电化学应用性能,最终获得可与原矿相媲美的优异的再生钴产品。再生和原矿碳酸钴均为单斜晶系结构,再生和原矿钴盐颗粒形状是球形或类球形,颗粒尺寸比较均匀,原矿颗粒多以团聚体的形式存在。再生钴盐XRD衍射峰半高宽是原矿的两倍以上,再生碳酸钴的晶格条纹连续性较原矿的差,再生钴盐的结晶度较原矿的结晶度差,原矿较再生钴盐具有更好的结构性能。以碳酸钴为原料,分别在空气和氮气气氛中制备钴氧化物,并对其结构性能进行修复。空气中煅烧产物均为面心立方结构CoO,并有少量的常式尖晶石结构的Co3O4；氮气气氛中产物均为是面心立方结构CoO,氮气下钴氧化物结晶度更高。随着保温时间的延长,钴氧化物结晶度提高；在氮气气氛下修复的再生钴氧化物的结构性能修复效果优于空气气氛。分别采用一步法和两步法修复制备金属钴,一步法修复产物为面心立方晶型金属钴,再生钴金属的结构性能已有很大提高,并且原矿的钴结晶度要好于再生钴；两步法修复产物为密排六方晶型金属钴,其中两步法（空气+H2）条件下修复制备的再生钴较原矿稍差,两步法（N2+H2）得到再生钴结构性能达到原矿的结构性能。两步法修复效果优于一步法修复效果。以再生和原矿钴氧化物制备钴酸锂正极材料,制备的均为a-NaFeO2型层状结构的LiCoO2,结晶度差异较小。制备成纽扣电池测试充放电性能,再生钴酸锂电池的首次放电容量为109.4mAh/g,原矿的为110.3mAh/g;在电池循环性能上,经过50次循环后,再生钴酸锂电池容量的保持率为86.6%,原矿的保持率为86.3%,再生产物通过前期的结构性能修复,能够很好的应用在电池上,并表现出较好的性能,达到原矿产物的性能。