[發明專利]一種利用鎳鈷渣料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的方法

有效

• 申請號: 201611180242.9
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106611841B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 唐新村;劉文明;王濤;周樂;吳儀娜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/52;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種利用鎳鈷渣料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的方法，包括以下步驟：步驟(1)：鎳/鈷摩爾比為3/1～8/1的鎳鈷渣料在pH為1～5、30～80℃下酸浸處理，隨后經固液分離得鎳鈷摩爾比為1∶0.9～1.1酸浸渣料；步驟(2)：酸浸渣料經雙氧水還原浸出、化學除雜、萃取凈化得鎳鈷溶液；步驟(3)：以鎳鈷溶液中配入硫酸錳，經共沉淀制得鎳鈷錳三元材料前驅體。本發明中，所述的鎳鈷渣料在所述的pH和溫度下的協同浸出下，有助于制得摩爾比接近1∶1的酸浸渣料，隨后再進行所述的還原浸出、除雜、凈化以及共沉淀，進而一步制得符合要求的鎳鈷錳三元材料前驅體。

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，具體涉及一種利用鎳鈷渣料和廢舊電池制備鎳鈷錳三元正極材料前驅體的方法。

背景技術

鎳鈷錳三元正極材料具有原材料成本較低、比容量高、循環性能穩定、安全性能較好等優點，在鋰離子動力電池上的應用前景非常廣闊，是一種非常接近于鈷酸鋰的產品，其性價比遠高于鈷酸鋰，容量比鈷酸鋰高10-20％，是最具有可能取代鈷酸鋰的新型電池材料之一，被稱為第三代鋰離子電池正極材料，其正極材料國內需求以20％的年增長速度逐漸占據主導位置。我國工信部在2012年將鎳鈷錳三元材料納入《新材料產業“十二五”規劃》重點發展的高新技術產品。目前國內以高純鈷、鎳、錳和鋰鹽為原材料，采用共沉淀法制備鎳鈷錳三元材料的工藝技術已經基本成熟，并在湖南杉杉、湖南瑞翔、北京當升科技等企業實現規模化生產。通常來說，這種傳統的資源利用模式是通過傳統冶金技術將礦產資源中的各種組分進行分離而獲得純凈的化工與冶金原料，然后通過材料制備技術將各種組分再重新組合獲得高附加值的材料。改變目前低附加值、以犧牲環境為代價的粗放式的資源利用模式，實現有色金屬資源的清潔高值利用，是有色金屬產業鏈取得突破性發展所面臨的機遇與挑戰，也是有色金屬未來發展的方向。即從源頭加工環節直接制備金屬或無機非金屬材料，從而達到礦產資源的利用率最大、能源消耗低以及環境負擔最小的目標。

目前國內外處理鎳鈷廢料的工藝方法，一般都集中在冶金化學方法這一方面，其中典型的工藝流程有：首先鎳鈷物料通過酸浸，把含鎳鈷在內的有色金屬溶解在酸溶液里，再通過冶金凈化手段把鎳鈷之外的其他金屬元素除去，得到鎳鈷比較純凈的溶液。最后采用氧化-還原的冶金工藝手段，分別得到含量比較高的鎳渣料或鈷渣，再做進一步處理。針對有色金屬冶煉廠產出的鎳鈷渣，也有采用氨浸、凈化后，分別得到富鎳渣、富鈷渣。針對石油化工企業的鎳鈷渣料。目前國內外處理鎳鈷廢棄物的冶金工藝技術，著重點都放在鎳鈷的分離技術方面，許多專家為此探索，研究出許多方法與藥劑。這種模式是通過一系列的繁雜的深度除雜過程，還經歷了反復調節酸堿、鎳鈷萃取分離。由于鎳鈷性質相似，分離鎳鈷有時就需要一個單獨的車間，然而在三元材料制備生產線卻將分離的鎳鈷進行混合，這就導致了成本太高。顯然，在工藝的整體配置上進行系統優化的空間非常大。

鎳鈷渣料和廢舊電池中有價金屬的品位遠高于礦石資源，是優質的鈷、錳、鎳、鋅、銅、鋰資源，回收利用的經濟價值非常高。如不能妥善的處理，在資源浪費的同時也帶來日益嚴重得重金屬污染問題。關于二次資源有效的回收與綜合利用，帶來一定的經濟價值的同時也改善了環境，符合國家產業政策，有利于資源再生利用和環境友好發展。

公開號為CN103384002A的中國專利文獻公開了一種利用鎳鈷渣制備電子三元材料前驅體的方法，通過對各類含鎳鈷的廢棄渣或廢棄物進行預處理，并將預處理后的各廢渣混合復配制得鎳鈷元素比例；進而再經過酸浸出工藝得到鎳鈷溶液，通過冶金工藝技術，直接生成為三元電子材料適用的鎳鈷氧化物前驅體。該技術方案通過是對多種鎳鈷渣料進行處理的，鎳鈷單一廢料無法做到，他們在浸出前先配比鎳鈷比例，通過不同物料的配比，這樣就增加了雜質的種類，后續除雜帶來了不便。而且多種物料平衡鎳鈷對浸出條件的要求相對也較高。

發明內容

為解決現有技術成本高、工藝復雜等缺陷，本發明提供了一種利用鎳鈷渣料制備鎳鈷錳三元正極材料前驅體的方法；旨在簡化工藝，降低工藝成本。

一種利用鎳鈷渣料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的方法，包括以下步驟：