[發明專利]硫酸鎳溶液的制造方法和制造裝置

有效

• 申請號: 201980084079.1
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN113195418B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 石田人士
• 申請（專利權）人: 住友金屬礦山株式會社
• 主分類號: C01G53/10
• 分類號: C01G53/10
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 陳曦;向勇

本發明提供一種增大每臺裝置的硫酸鎳的處理量的制造方法和制造裝置。本發明按順序執行：第一溶解工序I，該工序向浸出槽(1)投入鎳塊、硫酸和水使鎳塊溶解而獲得一次硫酸鎳溶液；以及第二溶解工序II，該工序向浸出調節槽(2)投入一次硫酸鎳溶液，并且投入新的鎳塊，使用一次硫酸鎳溶液中的游離硫酸溶解新投入的鎳塊，獲得硫酸鎳溶液。浸出調節槽(2)具有提高鎳濃度、降低游離硫酸濃度的濃度調節槽的作用，通過向浸出槽(1)中除了添加鎳塊之外還供給硫酸和水，不用增加滯留時間，也不用不必要地增大裝置，就能夠實現連續溶解。

技術領域

本發明涉及一種硫酸鎳溶液的制造方法和制造裝置。

背景技術

近年來，伴隨著便攜式電話、筆記本型個人計算機等便攜式電子設備的普及，要求開發具有高能量密度的小型且輕量的二次電池。另外，作為包括混合動力汽車的電動汽車用的電池，還要求開發高輸出的二次電池。作為滿足這種要求的非水系電解質二次電池，可舉出鋰離子二次電池。

鋰離子二次電池由負極、正極、電解液等構成，負極和正極的活性物質使用能脫出和嵌入鋰的材料。

將鋰復合氧化物尤其是合成相對容易的鋰鈷復合氧化物用于正極材料的鋰離子二次電池，由于可獲得4V級的高電壓，因此期待作為具有高能量密度的電池，并正在實用化。在使用了鋰鈷復合氧化物的電池中，為了獲得優異的初期容量特性或循環特性，至今已進行了大量的開發，已經獲得了各種各樣的成果。

但是，由于鋰鈷復合氧化物在原料中使用昂貴的鈷化合物，因此使用該鋰鈷復合氧化物的電池的單位容量的單價，顯著高于鎳氫電池，能應用的用途非常受限。

因此，對于便攜式設備用的小型二次電池、蓄電用或電動汽車用等的大型二次電池，對能降低正極材料成本，并制造更廉價的鋰離子二次電池抱有很大期待，可以說它的實現在工業上具有重大意義。

作為鋰離子二次電池用活性物質的新材料，可舉出使用了比鈷廉價的鎳的鋰鎳復合氧化物。由于該鋰鎳復合氧化物示出比鋰鈷復合氧化物低的電化學電勢，因此電解液的氧化引起的分解不易成為問題，能夠期待更高容量，并示出與鈷系同樣的高電池電壓，因此正在積極地進行開發。

在制造鋰鎳復合氧化物的工藝中，鎳原料主要使用硫酸鎳。硫酸鎳通常是使用硫酸將作為原料的鎳溶解而制成硫酸鎳溶液的形態。因此，如何低成本地準備大量硫酸鎳溶液，是制造鋰鎳復合氧化物中的重大課題。

在專利文獻1中，公開了溶解鎳塊(Nickel?briquette)以制造硫酸鎳的方法。該方法雖然是使用硫酸將鎳粉燒結成的塊溶解以獲得硫酸鎳溶液，但在將其應用于實際的工廠的情況下，由于是分批處理，因此需要重復原料投入、溶解、除液等的循環。由于工藝簡單，而且還存在不進行溶解的時間，因此存在每臺裝置的處理量小的問題。

尤其成問題的是鎳的溶解速度。如專利文獻1所述，在游離硫酸濃度低的環境下鎳的溶解速度慢，在簡單的連續溶解槽中，未溶解的鎳塊不斷堆積，無法獲得高濃度的鎳溶液。如果擴大槽增加滯留時間，盡管達到一定程度的濃度，但為獲得處理量需要大的空間、裝置，使得初期投資增多，因此會失去連續化的優點。

此外，由于通過提高溫度來溶解，因此溶解槽跟隨每個批次重復高溫、常溫環境，從而必須考慮熱沖擊以及伴隨于此的裝置劣化。具體而言，檢查頻率的增加、在預防性維護時交換裝置等，在運行費用的方面，也不能說是優選的工藝。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-67483號公報。

發明內容

發明要解決的課題

因此，鑒于上述情況，本發明的目的是提供增大每臺裝置的硫酸鎳的處理量并且延長裝置壽命的硫酸鎳溶液的制造方法以及制造裝置。

用于解決課題的手段