[發明專利]低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅、鈷及制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法

在審

• 申請號: 202011373617.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112593075A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 程紅偉;呂凡;孫強超;劉巖博;魯雄剛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22B1/06
• 分類號: C22B1/06;C22B3/04;C22B3/44;C22B15/00;C22B23/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種通過低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷的方法，其特征在于，包括步驟如下：

a.采用低冰鎳礦物為原料，將低冰鎳礦物破碎、研磨后通過篩孔尺寸標準不高于200目的篩子，得到低冰鎳礦粉，將低冰鎳礦粉與可溶性鹽按質量比為1:(0-0.15)的比例均勻混合，得到粉末原料，備用；可溶性鹽采用硫酸鹽或者氯化鹽；

b.將粉末原料轉移至坩堝內，坩堝不加蓋，將坩堝放入管式爐中進行焙燒處理，設置升溫速率，并在達到不低于500℃的目標焙燒溫度后進行保溫20-180min；并在焙燒過程中采用氫氧化鈉溶液吸收尾氣；

c.焙燒完成后，將坩堝內連同焙燒產物進行隨爐冷卻，當冷至室溫時，從管式爐中取出焙燒產物，將其磨成粉末狀的產物粉體；

d.將上述產物粉體置于錐形瓶中，并加入100-150mL去離子水，將錐形瓶放在恒溫磁力攪拌器上進行加熱攪拌1-2h，利用水對產物粉體進行水浸溶解處理；

e.在水浸溶解處理過程完成后，趁熱對產物粉體水浸溶解處理液進行過濾，并對錐形瓶和濾渣進行3-5次洗滌；

f.將所得到的濾液轉移至容量瓶中保存，得到的濾液即為含有鎳、銅以及鈷的浸出液，實現從低冰鎳礦物原料中同步提取鎳、銅以及鈷。

2.根據權利要求1所述通過低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷的方法，其特征在于：在所述步驟a中，所述可溶性鹽采用硫酸鈉、硫酸銨、氯化鉀、氯化鈣、氯化鈉、氯化銨中的至少一種。

3.根據權利要求1所述通過低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷的方法，其特征在于：在所述步驟a中，按照質量比為1:(0.02-0.15)的比例將低冰鎳礦粉與可溶性鹽進行混合。

4.根據權利要求1所述通過低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷的方法，其特征在于：在所述步驟b中，所述被燒溫度為500-700℃，升溫速度不低于2℃/min。

5.根據權利要求1所述通過低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷的方法，其特征在于：在所述步驟d中，加熱溫度設置不低于90℃。

6.一種制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，其特征在于，利用通過低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷的方法制備的浸出液，通過沉淀法和熱處理制備鎳鈷錳酸鋰正極材料，包括步驟如下：

(1)對浸出液進行ICP成分測試，確定鎳、銅以及鈷的含量，按照不低于浸出液中銅的摩爾量稱量硫化鈉，將硫化鈉配置成硫化鈉水溶液并逐滴加入浸出液中，以除去浸出液中的銅，得到不含銅的浸出液，作為鎳源，備用；

(2)按照在不含銅的浸出液中的鎳的摩爾量，向不含銅的浸出液中加入含鈷化合物和含錳化合物，得到含有鎳、鈷、錳離子的混合液，使混合液中鎳、鈷、錳離子的物質的量相同；或者使加入含鈷化合物和含錳化合物中的鈷和錳的物質的量皆與鎳物質的量相同；

(3)將混合液置于恒溫水浴中加熱，連續攪拌，并將草酸溶液緩慢的滴加入混合液中，反應至少4h后，再置于室溫下靜置陳化至少12h，然后將產物混合液經過離心和水洗的處理步驟至少6次，收集固體物質，得到粉色前驅體(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)C₂O₄·H₂O；

(4)將前驅體置于不低于60℃的鼓風干燥箱中，干燥至少12h，得到干燥物質；

(5)將干燥物質與鋰鹽在研缽中研磨至少30min，達到均勻混合，再將混合物置于管式爐中煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

7.根據權利要求6所述制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，其特征在于：在所述步驟(3)中，所述草酸的濃度為1mol/L，草酸與過渡金屬的摩爾比為1.05:1，且不用控制整個過程的pH值。

8.根據權利要求6所述制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，其特征在于：在所述步驟(3)中，恒溫水浴溫度不低于40℃。