低冰镍盐化焙烧-水浸同步提取镍、铜、钴及制备镍钴锰酸锂正极材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112593075A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011373617.XH01M4/505(2010.01)(22)申请日2020.11.30H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人程红伟吕凡孙强超刘岩博鲁雄刚(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.C22B1/06(2006.01)C22B3/04(2006.01)C22B3/44(2006.01)C22B15/00(2006.01)C22B23/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称低冰镍盐化焙烧-水浸同步提取镍、铜、钴及制备镍钴锰酸锂正极材料的方法(57)摘要本发明公开了一种低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜、钴及制备镍钴锰酸锂正极材料的方法，通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴，实现绿色短流程化学工艺，同时，通过硫化钠除去浸出液中的铜元素，以含有镍钴元素的浸出液为原料制备镍钴锰酸锂正极材料。本发明是直接以低冰镍的除铜浸出液为原料制备单晶电极正极材料，避免了镍、铜及钴在转炉吹炼过程中的损失，实现了资源最大化利用，而且该材料与纯物质制备的电极材料性能相当。本发明方法流程简单，能有效减少有价金属的损失，综合最大化利用资源，无污染；而且制备的正极材料的电化学性能比纯化学物质的更好。CN112593075ACN112593075A权利要求书1/2页1.一种通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴的方法，其特征在于，包括步骤如下：a.采用低冰镍矿物为原料，将低冰镍矿物破碎、研磨后通过筛孔尺寸标准不高于200目的筛子，得到低冰镍矿粉，将低冰镍矿粉与可溶性盐按质量比为1:(0‑0.15)的比例均匀混合，得到粉末原料，备用；可溶性盐采用硫酸盐或者氯化盐；b.将粉末原料转移至坩埚内，坩埚不加盖，将坩埚放入管式炉中进行焙烧处理，设置升温速率，并在达到不低于500℃的目标焙烧温度后进行保温20‑180min；并在焙烧过程中采用氢氧化钠溶液吸收尾气；c.焙烧完成后，将坩埚内连同焙烧产物进行随炉冷却，当冷至室温时，从管式炉中取出焙烧产物，将其磨成粉末状的产物粉体；d.将上述产物粉体置于锥形瓶中，并加入100‑150mL去离子水，将锥形瓶放在恒温磁力搅拌器上进行加热搅拌1‑2h，利用水对产物粉体进行水浸溶解处理；e.在水浸溶解处理过程完成后，趁热对产物粉体水浸溶解处理液进行过滤，并对锥形瓶和滤渣进行3‑5次洗涤；f.将所得到的滤液转移至容量瓶中保存，得到的滤液即为含有镍、铜以及钴的浸出液，实现从低冰镍矿物原料中同步提取镍、铜以及钴。2.根据权利要求1所述通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴的方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述可溶性盐采用硫酸钠、硫酸铵、氯化钾、氯化钙、氯化钠、氯化铵中的至少一种。3.根据权利要求1所述通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴的方法，其特征在于：在所述步骤a中，按照质量比为1:(0.02‑0.15)的比例将低冰镍矿粉与可溶性盐进行混合。4.根据权利要求1所述通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴的方法，其特征在于：在所述步骤b中，所述被烧温度为500‑700℃，升温速度不低于2℃/min。5.根据权利要求1所述通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴的方法，其特征在于：在所述步骤d中，加热温度设置不低于90℃。6.一种制备镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，利用通过低冰镍盐化焙烧‑水浸同步提取镍、铜以及钴的方法制备的浸出液，通过沉淀法和热处理制备镍钴锰酸锂正极材料，包括步骤如下：(1)对浸出液进行ICP成分测试，确定镍、铜以及钴的含量，按照不低于浸出液中铜的摩尔量称量硫化钠，将硫化钠配置成硫化钠水溶液并逐滴加入浸出液中，以除去浸出液中的铜，得到不含铜的浸出液，作为镍源，备用；(2)按照在不含铜的浸出液中的镍的摩尔量，向不含铜的浸出液中加入含钴化合物和含锰化合物，得到含有镍、钴、锰离子的混合液，使混合液中镍、钴、锰离子的物质的量相同；或者使加入含钴化合物和含锰化合物中的钴和锰的物质的量皆与镍物质的量相同；(3)将混合液置于恒温水浴中加热，连续搅拌，并将草酸溶液缓慢的滴加入混合液中，反应至少4h后，再置于室温下静置陈化至少12h，然后将产物混合液经过离心和水洗的处理步骤至少6次，收集固体物质，得到粉色前驱体(Ni1/3Co1/3Mn1/3)C2O4·H2O；(4)将前驱体置于不低于60℃的鼓风干燥箱中，干燥至少12h，得到干燥物质；2C