[發明專利]一種共沉淀法正極材料碳酸鹽前驅體的清潔生產方法

有效

• 申請號: 201810020192.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108134046B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 成光耀
• 申請（專利權）人: 江西普瑞美新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;C02F9/10;C02F101/20;C01B32/60;C01D5/06
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 黃亮亮

本發明公開了一種共沉淀法正極材料碳酸鹽前驅體的清潔生產方法，主要包括以下步驟：1）分別配置金屬鹽溶液、堿溶液和絡合劑溶液并加入到主反應釜，一定條件下進行共沉淀反應；2）將主反應釜的固體沉淀產物進行脫水、洗滌及干燥處理后制得碳酸鹽前驅體；3）將主反應釜的上清液和離心脫水后的廢水匯集并采用RO膜進行分離，其純水循環用作洗滌用水，濃水進入二次反應釜；4）加堿溶液調配濃水組分進行二次共沉淀反應，其固體沉淀產物循環至主反應釜；5）將二次反應釜的上清液進行高效蒸發結晶，制得硫酸鈉副產物。本發明整個生產過程做到清潔生產，其中金屬鹽完全沉淀、產品產率高，無需添加其他藥劑,同時廢水零排放,無重金屬污染問題。

技術領域

本發明涉及一種共沉淀法正極材料碳酸鹽前驅體的清潔生產方法。

背景技術

鋰離子電池作為二次電池，已廣泛商業化應用于3C、電工工具、電動自行車等領域中，并且在混合電動車、純電動車及儲能領域也有著良好的應用前景。鋰離子電池主要有正極、負極、電解液和隔膜等組成，而正極成品材料又主要通過正極材料前驅體和鋰鹽進行混合煅燒后制得。

目前共沉淀法生產鋰離子電池正極材料前驅體主要有氫氧化物、碳酸鹽和氧化物三種類型。現有比較成熟的技術主要是氫氧化物和碳酸鹽前驅體，兩者生產廢水均含有鎳鈷錳金屬離子、氨氮、硫酸根和鈉離子等,前者需要在氮氣氣氛的保護下進行共沉淀反應，反應條件嚴格，反應體系pH值高，生產廢水的大量排放不僅對水體環境造成嚴重的破壞，也降低了生產過程的經濟性。

現有技術CN106957124A公開了一種三元正極材料生產廢水的處理方法及處理系統，針對pH值為10~14的生產廢水，該方法采用了膜分離技術，以硫酸為吸收液進行脫氨處理，同時采用硫酸進行固體沉淀物的酸溶處理，操作過程多次需要用到硫酸，工藝流程復雜，操作危險。現有技術CN106430783A公開了一種三元前驅體廢水處理系統及處理方法，該處理系統和處理方法采用了電解、脫氨、精餾、中和、蒸發-結晶、濃縮等化工操作單元，其工藝流程復雜，廢水處理成本高。現有技術CN101624248A公開了一種鎳鈷錳酸鋰生產廢水的處理方法，該處理方法需要設置多個pH值調節池及沉淀池，其占地面積大，需另外投加處理藥劑，并且同樣需要進行脫氨處理。

發明內容

本發明針對以上所述現有技術存在的技術缺陷，提供了一種共沉淀法正極材料碳酸鹽前驅體的清潔生產方法，通過設置RO膜和二次反應釜,使整個生產過程做到清潔生產，其中金屬鹽完全沉淀、產品產率高，無需添加其他藥劑,同時實現廢水零排放,無重金屬污染問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，具體包括以下步驟：

1）采用去離子水分別配置一定摩爾濃度的金屬鹽溶液、堿溶液和絡合劑溶液，按一定速率加入到主反應釜，將所述主反應釜控制在一定的pH值范圍內，恒溫攪拌進行共沉淀反應；

2）將上述步驟1）中主反應釜的固體沉淀產物進行多次離心脫水和加水洗滌，最后完成干燥處理后即可制得正極材料碳酸鹽前驅體；

3）將上述步驟1）中主反應釜的上清液和上述步驟2）中離心脫水后的廢水進行匯集并采用多級RO膜進行分離，分離后的純水循環用作上述步驟2）中的洗滌用水，濃水進入到二次反應釜；

4）根據上述步驟3）中二次反應釜濃水所含金屬鹽溶液和絡合劑含量進行組分調配，添加上述步驟1）中的堿溶液，將所述二次反應釜同樣控制在一定的pH值范圍內，恒溫攪拌進行二次共沉淀反應，其固體沉淀產物循環至上述步驟1）中的主反應釜，整個生產過程中的金屬鹽完全沉淀，無重金屬廢水外排，同時絡合劑得到循環使用；

5）將上述步驟4）中二次反應釜的上清液進行高效蒸發結晶，制得硫酸鈉副產物。

優選地，所述步驟1）或步驟4）中反應釜內的pH值為7-9。

優選地，所述步驟1）中的堿溶液為碳酸鈉溶液，其摩爾濃度為1-3mol/L。