[發明專利]用于回收NiMH蓄電池的火法冶金工藝

在審

• 申請號: 201780031900.4
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN109415779A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: M·哈格布萊德薩爾伯格;J·盧迪克
• 申請（專利權）人: 尼拉國際股份公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;H01M4/38;H01M4/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 譚冀

本公開涉及一種生產用于鎳金屬氫化物蓄電池的含鎳儲氫合金的方法，所述方法包括以下步驟：i.提供包含使用過的正極活性材料和使用過的負極活性材料的混合活性材料；ii.還原該混合活性材料，從而獲得還原活性材料；iii.向還原活性材料中添加一種或多種金屬；iv.重熔在步驟iii中得到的混合物；從而獲得含鎳儲氫合金。本公開還涉及由所公開方法獲得的含鎳儲氫合金。

技術領域

本公開涉及一種生產用于鎳金屬氫化物蓄電池的鎳基儲氫合金的方法。本公開還涉及通過這種方法生產的儲氫合金。

背景技術

鎳金屬氫化物蓄電池的早期歷史

今天的鎳金屬氫化物蓄電池(NiMH)是目前可充電的鎳鎘電池技術的延伸，該技術最初由Battelle-Geneva研究中心于1967年開發和研究[1]。鎳金屬氫化物蓄電池最初是因為它們需要更加無毒的材料基礎和更便宜的選擇(專利NiMH)而被引入。隨著鎳基電池的進一步研究和開發，Ovonic Battery Co.[1]于1989年繼續引入鎳氫電池，據說其可替代鎘基(在不久的將來)作為更安全和環保的工程化增強型選項，并且基本上作為混合電池技術來保持鎘基的優勢并降低涉及這個選項的風險和挑戰。NiMH電池由各種組分的稀土金屬和負極組成，能夠可逆地電化學儲存氫，因此得名[2]。有許多不同類型的鎳基電池，每種都有自己獨特的性能和應用，今天關于這些(NiMH)電池的大多數研究都是用于將氫儲存為氫的替代儲存選擇。NiMH電池目前被某些制造商(例如豐田和本田)用于工業中的混合動力電動汽車，但最初開始用于一些較小規模的應用(便攜式電子設備等)，參見參考文獻[5]和29。

由于NiMH電池是電池技術的發展領域，對于更穩定和環保的鎳電池而言，對于大多數電池生產公司來說，仍然存在進一步的挑戰。加上歐盟立法和環境實踐(電池指令2006/66/EC和歐盟成員國國家立法)[5]，Nilar在過去幾年中一直在開發行業標準鎳金屬氫化物蓄電池，以解決其產品線中所有或大部分這些健康和安全問題，包括不斷改進電池生命周期的各個階段，并盡量減少對環境的影響[5]。廢舊電池和新電池生產廢物的回收率已成為其研發部門解決這些問題的重要部分。基本上約99％的廢電池可以作為原材料重新用于其它行業，但挑戰在于在已經建立的生產線中滿足這一百分比的回收率。

堿性電池NiMH電化學機理

通過混合活性材料的干粉然后在高壓下壓縮以產生電極片來制備正極和負極[5]。然后根據它們的重量、尺寸和組成在制造過程中切割這些片材，以制備用于電池的電極板。用于這些NiMH蓄電池單元的電解質是氫氧化鉀和氫氧化鋰的溶液。單元中的電解質完全密封在電極之間，沒有自由體積。所有的電解質都被正極和負極以及隔膜吸收[5]。結合到單元設計中的雙板也是用墊圈將每個電池密封在一起的重要部件。雙板還提供電池之間的電接觸，并由薄鎳箔制成[5]。Nilar推出的特性之一是雙極蓄電池設計，其原則上涉及電池的獨特電化學老化過程，并且轉而延長蓄電池的使用壽命。因此，該特征被結合到蓄電池的設計和制造中，因此包括特殊材料和組件，其構成蓄電池固有電化學特性的一部分[5]。

正極和負極

NiMH電池的正極由充放電方程組成，其表示如下：

其中正向是充電反應而反向是放電[2]

NiMH電池的負極由充放電方程組成，其表示如下：

其中正向是充電反應而反向是放電，M代表金屬氫化物材料[2]

因此，整體反應將是兩個半反應的加成：