CN102674483B - 一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法，包括以下步骤：800℃～1000℃高温处理废镍镉正极材料或废镍氢正极材料；用硫酸溶解上述处理废电池正极材料，测定溶液中各元素组份质量百分比；根据需要生产的球形氢氧化镍成分差别，调整，补充相应元素，配成达到生产球形氢氧化镍成分要求的混合料液；将上述混合料液置于反应釜内，通过连续强力搅拌并持续不断的调节氨水及氢氧化钠水溶液的流量控制溶液温度及pH值；反应生成球形氢氧化镍。本发明与现有技术相比提高了废电池资源利用率，极大限度的利用了镉和锌元素；得到的产品附加值高，回收工艺流程简单，生产成本低；回收过程中不产生二次污染，达到环保效果。

Description

一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法

技术领域

本发明涉及一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法。

背景技术

随着移动式通讯设备与便携式电器的迅速发展和普及，人们对体积小、重量轻、容量高和寿命长的碱性二次电池的需求急剧增加。球形氢氧化镍作为镍正极的活性物质，需求量不断增加。

目前，球形氢氧化镍的生产采用硫酸镍、硫酸钴等为主要原料，生产出来的球形氢氧化镍或电池正极材料生产成本高。碱性二次电池，包括镍镉电池和镍氢电池，制作过程中常产生正极切片的边角废料或配料失败等原因导致的报废正极浆料，这类废料镍钴含量高，如不回收利用不但污染环境而且浪费严重。

以往处理上述含镍钴废料时主要流程是：1.用硫酸溶解废电池正极材料，得到硫酸镍和硫酸钴、硫酸镉、硫酸锌等混合的溶液，2.用P204萃取方法除去镉和锌等杂质，3.用P507萃取方法分离硫酸镍和硫酸钴，分别得到硫酸镍产品和硫酸钴产品，4.将硫酸镍和硫酸钴作为原料使用到球形氢氧化镍的制备过程中。这种回收方法杂质分离和镍钴分离处理成本高，同时不能利用其中的镉和锌，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法，包括以下步骤：

1)  800℃～1000℃高温处理废电池正极材料，除去正极材料中的有机质；

2)  用硫酸溶解经过高温处理的废电池正极材料，得到废电池正极材料溶液；

3)  在废电池正极材料溶液补充相应元素，配成达到生产球形氢氧化镍成分要求的混合料液；

4)  将上述混合料液置于反应釜内，连续搅拌，并调节氨水及氢氧化钠水溶液的流量，控制反应体系的温度为40～70℃，pH值为11～12.5，反应生成球形氢氧化镍沉淀；

所述废电池正极材料为电池时产生的废镍镉正极材料或废镍氢正极材料。

优选的，控制反应体系的温度为50℃， pH值11.0。

优选的，使用的氨水浓度为1～2 mol/L。

优选的，使用的氢氧化钠水溶液的浓度为7.0～10.0 mol/L。

本发明的有益效果是：

（1）废电池资源利用率提高，极大限度的利用了镉和锌元素；

（2）得到的产品附加值高，回收工艺流程简单，不需采用额外的杂质分离和镍钴分离工艺，生产成本低；

（3）回收过程中不产生二次污染，达到环保效果。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1：

用废镍镉正极材料制备球形氢氧化镍的方法，包括以下步骤：

1)  800℃～1000℃高温处理废镍镉正极材料8小时，去除其中的有机质，得到加镉正极片，其质量组成为：Ni：57.06%，Co：3.09%，Cd：3.64%；

2)  用硫酸溶解上述处理废电池正极材料，按每100克上述加镉正极片，补充七水硫酸镍496.08克（其中含镍103.72克），硫酸镉10.08克（其中含镉5.43克），定容2026毫升，得到调整后的料液，料液中各盐的浓度为：NiSO₄ 1.36mol/L，CoSO₄ 0.026mol/L，CdSO₄ 0.039mol/L；

3)  将料液与1 mol/L氨水、10 mol/L氢氧化钠水溶液连续不断地供给球形氢氧化镍反应釜，在连续强烈搅拌下控制反应温度为50℃， pH值11，反应生成球形氢氧化镍，经洗涤、烘干得到样品。

测得该样品为β球形氢氧化镍，松装密度1.75 g/cm³， 振实密度2.10 g/cm³，平均粒径D₅₀为12μm，比表面积23m²/g，晶面X光衍射峰半高宽为0.71°，充放电时的放电比容量为201mAh/g，检测样品中所具备的各元素百分含量分别为Ni+Co， % ≥58.5；Co，%≥0.90；Cd，% 2.9～3.5；Fe，%≤0.01；Mn，%≤0.01；Mg，%≤0.05；Cu，%≤0.01；Ca，%≤0.05；SO₄ ^2-，%≤0.3；NO₃ ^-，%≤0.01；Cl^-，%≤0.01；H₂O，%≤1.0；符合生产球形氢氧化镍成分规定。

实施例2：

用废镍氢正极材料制备加锌3%的球形氢氧化镍包括以下步骤：

1)  800℃～1000℃高温处理废镍氢正极材料10小时，去除其中的有机质，得到加锌正极片，其质量组成为：Ni：59.48%，Co：3.29%，Zn：2.77%；

2)  用硫酸溶解上述加锌正极片674.32kg，补充七水硫酸镍2146.98千克（其中含镍448.92千克），一水硫酸锌66.41千克（其中含锌24.20千克），定容至10立方米，得到调整后的料液；

3)  将调整后的料液与1 mol/L氨水、10 mol/L氢氧化钠水溶液连续不断地供给球形氢氧化镍反应釜，在连续强烈搅拌下控制反应温度为55℃， pH值12，反应生成加锌3%的球形氢氧化镍，经洗涤、烘干得到样品。

测得该样品为β球形氢氧化镍，松装密度1.70 g/cm³， 振实密度2.10 g/cm³，平均粒径D₅₀ 为10 μm，比表面积13m²/g，晶面X光衍射峰半高宽为0.73°，充放电时的放电比容量为255mAh/g，样品中各元素含量符合生产球形氢氧化镍成分规定。

实施例3：

用废镍氢正极材料制备加镉球形氢氧化镍，包括以下步骤：

1)  800℃～1000℃高温处理废镍镉正极材料8小时，去除其中的有机质，得到加镉正极片，其质量组成为：Ni：57.06%，Co：3.09%，Cd：3.64%；

2)  为配10m³ 用于生产加镉球形氢氧化镍料液，成分为NiSO₄ 1.50mol/L，CoSO₄ 0.028mol/L，CdSO₄0.043mol/L，则可采用此种加镉正极片541.10kg，用硫酸溶解，补充七水硫酸镍2732.04千克（其中含镍571.25千克），硫酸镉53.71千克（其中含镉28.97千克），定容10立方米，得到调整的料液；

3)  将料液与1 mol/L氨水、10 mol/L氢氧化钠水溶液连续不断地供给球形氢氧化镍反应釜，在连续强烈搅拌下控制反应温度为60℃， pH值12.5，反应生成加镉球形氢氧化镍。

测得该样品为β球形氢氧化镍，松装密度1.70 g/cm³， 振实密度2.10 g/cm³，平均粒径D₅₀ 为9μm，比表面积12m²/g，晶面X光衍射峰半高宽为0.71°，充放电时的放电比容量为245mAh/g，样品中各元素百分比含量符合生产球形氢氧化镍成分规定。

实施例4：

用废镍氢正极材料制备加锌4%的球形氢氧化镍包括以下步骤：

1)  800℃～1000℃高温处理废镍氢正极材料10小时，去除其中的有机质，得到加锌正极片，其质量组成为：Ni：56.60%，Co：3.52%，Zn：3.38%；

2)  为配10m³ 用于生产加锌4%球形氢氧化镍料液，成分为NiSO₄1.53mol/L，CoSO₄ 0.041mol/L，ZnSO₄0.095mol/L，则可采用此种硫酸溶解上述加锌正极片678.84kg，补充七水硫酸镍2466.76千克（其中含镍515.78千克），一水硫酸锌107.43千克（其中含锌39.16千克），定容10立方米，得到调整的料液；

将料液与1 mol/L氨水、10 mol/L氢氧化钠水溶液连续不断地供给球形氢氧化镍反应釜，在连续强烈搅拌下控制反应温度为60℃， pH值12.5，反应生成加锌4%的球形氢氧化镍。

Claims (1)

1.一种用废电池正极材料制备球形氢氧化镍的方法，包括以下步骤：

1)   800℃～1000℃高温处理废镍氢正极材料10小时，去除其中的有机质，得到加锌正极片，其质量组成含有：Ni：59.48%，Co：3.29%，Zn：2.77%；

2)   用硫酸溶解上述加锌正极片674.32kg，补充七水硫酸镍2146.98千克，一水硫酸锌66.41千克，定容至10立方米，得到调整后的料液；

3)   将调整后的料液与1 mol/L氨水、10 mol/L氢氧化钠水溶液连续不断地供给球形氢氧化镍反应釜，在连续强烈搅拌下控制反应温度为55℃， pH值12，反应生成加锌3%的球形氢氧化镍，经洗涤、烘干得到样品。