[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

本發明公開了一種低冰鎳鹽化焙燒?水浸同步提取鎳、銅、鈷及制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，通過低冰鎳鹽化焙燒?水浸同步提取鎳、銅以及鈷，實現綠色短流程化學工藝，同時，通過硫化鈉除去浸出液中的銅元素，以含有鎳鈷元素的浸出液為原料制備鎳鈷錳酸鋰正極材料。本發明是直接以低冰鎳的除銅浸出液為原料制備單晶電極正極材料，避免了鎳、銅及鈷在轉爐吹煉過程中的損失，實現了資源最大化利用，而且該材料與純物質制備的電極材料性能相當。本發明方法流程簡單，能有效減少有價金屬的損失，綜合最大化利用資源，無污染；而且制備的正極材料的電化學性能比純化學物質的更好。

技術領域

本發明涉及一種低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅、鈷的方法，屬于綠色短流程化學工藝技術。加入除銅劑以富含鎳的浸出液為鎳源，通過沉淀法和簡單的熱處理制備鎳鈷錳酸鋰正極材料。

背景技術

低冰鎳(低鎳锍)是傳統火法冶煉工藝中造锍熔煉的中間產物，因造锍熔煉獲得的低鎳锍在成分上不足以滿足精煉工序的處理要求，需要將其進一步吹煉成高鎳锍，得到的高鎳锍進行銅鎳分離，然后將得到的二次鎳精礦熔鑄成陽極板，最后電解得鎳產品；另外，高鎳锍也可經過兩段硫酸浸出，除鈷后進行電沉積得到電鎳。但無論是哪種處理工藝，都無法回避需要將低冰鎳吹煉成高鎳锍的問題。雖然火法冶金的歷史較長，研究較多，工藝相對成熟，但火法工藝冗長復雜，能耗較大，污染嚴重，且金屬損失較大，尤其在吹煉過程中，鈷以及貴金屬會伴隨鐵一起氧化造渣，造成資源的浪費。

低冰鎳與原礦相比，具有目標金屬富集，含有脈石相少等優點，以低冰鎳作為研究對象的起點，不僅可以簡化工藝流程，而且也避免了吹煉過程中鎳、鈷等的損失。

中國專利CN 107475511 A公開了一種由低冰鎳鈣化焙燒-酸浸高效提取鎳、銅、鈷的方法，是將低冰鎳與氧化鈣混合焙燒，得到焙砂采用酸浸提取鎳、銅及鈷，該方法的優點是鎳、銅及鈷都有較高的回收率，但也存在明顯的缺點，如焙燒溫度較高，需要1100℃高溫，焙燒后需要利用酸浸，并且酸浸過程中引入了鐵離子，需要進一步進行除鐵。

鋰離子電池因具有能量密度高、循環壽命長、自放電小以及無記憶效應等優點而成為主要的新能源，被廣泛應用于通訊、電子設備和電動車等領域。目前，鋰離子正極電池已經商業化的有：錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰三元材料。三元正極材料中，當鎳含量高于0.5時，可以提供很高的理論容量，但是混排嚴重，結構穩定性差，使其循環壽命和倍率性能較差。而組分為LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂時，在高比容量、寬電壓范圍、低毒性、安全性好的前提下表現出較好的穩定性，因此LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極材料成為未來動力電池、大型電池、儲能電池的主流材料之一，但按照現有制備工藝制備LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極材料成本高，制備工藝較復雜，存在較難處理的污染，所制備的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極材料品質也有待進一步提高，這成為亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種低冰鎳鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅、鈷及制備鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，通過低冰鎳硫酸鹽化焙燒-水浸同步提取鎳、銅以及鈷，再用除去銅后，以此浸出液為鎳源，通過沉淀法和熱處理制備鎳鈷錳酸鋰。本發明方法流程簡單，能有效減少有價金屬的損失，綜合最大化利用資源，無污染；而且制備的正極材料的電化學性能比純化學物質的更好。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

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，包括步驟如下：