JP6218121B2 - 塩化コバルト水溶液の精製方法 - Google Patents
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Description
第2発明の塩化コバルト水溶液の精製方法は、第1発明において、前記金属ニッケルに常温の前記塩化コバルトを含有する水溶液を接触させることを特徴とする。
第3発明の塩化コバルト水溶液の精製方法は、第1または第2発明において、前記不純物が銅であることを特徴とする
第4発明の塩化コバルト水溶液の精製方法は、第1、第2または第3発明において、前記不純物を除去した塩化コバルトを含有する水溶液が、非水系電解質二次電池におけるニッケルとコバルトを組成に含む正極材の原料として使用される溶液であることを特徴とする。
第5発明の塩化コバルト水溶液の精製方法は、第4発明において、前記塩化コバルトを含有する水溶液が、ニッケル製錬工程の工程液であり、前記不純物を除去した塩化コバルトを含有する水溶液を液体の状態で前記正極材の原料として使用することを特徴とする。
第6発明の塩化コバルト水溶液の精製方法は、第1発明において、前記金属ニッケルに液温が10〜40℃の前記塩化コバルトを含有する水溶液を接触させることを特徴とする。
第2発明によれば、塩化コバルトの水溶液を常温のままで接触させるので、塩化コバルトの水溶液を加温する必要が無い。したがって、加温のための設備が不要となるので、設備投資を増加させる必要がない。また、セメンテーション反応が生じても塩化コバルトの水溶液の液温が過度に上昇することが無いので、安定した操業を行うことができる。
第3発明によれば、銅が低濃度まで除去されるので、塩化コバルトの水溶液から製造されるコバルト塩に含まれる銅濃度を低下させることができる。したがって、精製された塩化コバルトの水溶液は、非水系電解質二次電池の材料のように、銅の存在が悪影響を与える物質を製造する原料に適したコバルト塩の製造に使用することできる。
第4発明によれば、塩化コバルトの水溶液中の不純物濃度を大幅に低下できる一方、塩化コバルトの水溶液をニッケルを含んだ水溶液とすることができる。したがって、精製された塩化コバルトの水溶液は、非水系電解質二次電池におけるニッケルとコバルトを組成に含む正極材の原料として使用することができる。
第5発明によれば、銅などの不純物を処理すれば、精製された塩化コバルトの水溶液を、液体のまま、非水系電解質二次電池におけるニッケルとコバルトを組成に含む正極材の原料として使用することができる。したがって、ニッケル製錬工程の工程液からコバルト塩を製造する必要がなくなるので、非水系電解質二次電池の正極材の製造が効率化できるという利点も得られる。
第6発明によれば、セメンテーション反応が生じても塩化コバルトの水溶液の液温が過度に上昇することが無いので、安定した操業を行うことができる。
本発明の塩化コバルト水溶液の精製方法は、塩化コバルトを含有する水溶液(塩化コバルト水溶液)に含まれる不純物をセメンテーション反応によって除去する方法である。
Ni+Cu2+ → Ni2+ + Cu (式1)
NiO+2H+ → Ni + H2O (式2)
そして、本発明の塩化コバルト水溶液の精製方法の場合、不動態膜の除去とセメンテーション反応を別々な工程で行っている。このため、不動態膜の除去とセメンテーション反応を同時に生じさせる場合に比べて、セメンテーション反応の際の塩化コバルト水溶液の温度を低くできる。
塩化コバルト水溶液と接触させる金属ニッケルは、どのような形状のものを使用してもよい。例えば、板状や粉末、ブリケットの粉砕物等の金属ニッケルを使用することができる。とくに、セメンテーション反応の効率を高くする上では、比表面積が大きい粉末やブリケットの粉砕物が好ましい。
塩化コバルト水溶液と金属ニッケルとを接触させる方法はとくに限定されず、両者が接触している界面でセメンテーション反応が生じる程度に、両者が接触するようになっていればよい。例えば、塩化コバルト水溶液中に金属ニッケルを浸漬させてもよいし、金属ニッケル中(粉末やブリケットの粉砕物の場合)に塩化コバルト水溶液を通してもよい。また、金属ニッケルの表面(板状の場合)に沿って塩化コバルト水溶液を流してもよい。なお、セメンテーション反応を効率よく生じさせる上では、塩化コバルト水溶液に金属ニッケルを浸漬させることが望ましい。
酸性液は、金属ニッケルの不動態膜を除去できるものであれば、とくに限定されない。例えば、塩酸や硫酸、硝酸等の酸性液を使用することができる。なお、酸性液とともに金属ニッケルを塩化コバルト水溶液に供給してセメンテーション反応を生じさせる場合であれば、酸性液は塩酸が好ましい。
なお、pHが低くなりすぎると、不動態膜下の金属ニッケルまで溶解してしまうので、セメンテーションに寄与する金属ニッケルが減少し効率が悪くなる。また、単位時間あたりに発生する水素の量が多くなるので、安全装置が別途必要となり、設備コストが増加してしまう。したがって、酸性液のpHは、1.5以上2.5以下となるよう調整するのが好ましく、1.7以上2.3以下となるのがより好ましい。
塩化コバルト水溶液のpHは、セメンテーション反応が生じる程度であればよく、とくに限定されない。例えば、pHが低くなりすぎると、セメンテーション反応を関係なく金属ニッケルが溶解してしまう。すると、セメンテーションに寄与する金属ニッケルが減少し効率が悪くなる。また、単位時間あたりに発生する水素の量が多くなるので、安全装置が別途必要となり、設備コストが増加してしまう。
したがって、塩化コバルト水溶液のpHは、1.5以上2.5以下となるよう調整するのが好ましく、1.7以上2.3以下となるのがより好ましい。
実験では、金属ニッケルを塩化コバルト水溶液に浸漬して、塩化コバルト水溶液中の銅濃度がどのように変化するかを確認した。
金属ニッケルとして、ニッケルブリケットの粉砕物40gを使用した。
ニッケルブリケットの粉砕物40gを3mol/Lの塩酸40mlに5分浸漬させて、酸による洗浄処理(酸洗処理)を行った。
このニッケルブリケットの粉砕物を、常温(20℃)の塩化コバルト水溶液に添加して、8時間撹拌混合した。
酸洗処理を行っていないニッケルブリケットの粉砕物40gを、常温(20℃)の塩化コバルト水溶液に添加して、7時間撹拌混合した。
酸洗処理を行っていないニッケルブリケットの粉砕物40gを、ウォーターバスにて80℃に昇温した塩化コバルト水溶液に添加して、3時間撹拌混合した。
図2に示すように、ニッケルブリケットの粉砕物に酸洗処理を実施せず、常温(20℃)で反応させた比較例1では、銅濃度が3mg/L程度に減少するまでに3〜4時間が必要であった。
一方、ニッケルブリケットの粉砕物に酸洗処理を実施せず、80℃でセメンテーション反応させた比較例2では、1時間で銅濃度を3mg/L程度に低下することができた。
Claims (6)
- 塩化コバルトを含有する水溶液に金属ニッケルを接触させてセメンテーション反応によって不純物を除去する方法であって、
前記塩化コバルトを含有する水溶液のpHが1.5以上2.5以下であり、
前記塩化コバルトを含有する水溶液に前記金属ニッケルを接触させる前に、該金属ニッケルをpH2.5以下の酸性液によって洗浄する
ことを特徴とする塩化コバルト水溶液の精製方法。 - 前記金属ニッケルに常温の前記塩化コバルトを含有する水溶液を接触させる
ことを特徴とする請求項1記載の塩化コバルト水溶液の精製方法。 - 前記不純物が銅である
ことを特徴とする請求項1または2記載の塩化コバルト水溶液の精製方法。 - 前記不純物を除去した塩化コバルトを含有する水溶液を、
非水系電解質二次電池におけるニッケルとコバルトを組成に含む正極材の原料として使用する
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の塩化コバルト水溶液の精製方法。 - 前記塩化コバルトを含有する水溶液が、ニッケル製錬工程の工程液であり、
前記不純物を除去した塩化コバルトを含有する水溶液を液体の状態で前記正極材の原料として使用する
ことを特徴とする請求項4記載の塩化コバルト水溶液の精製方法。 - 前記金属ニッケルに液温が10〜40℃の前記塩化コバルトを含有する水溶液を接触させる
ことを特徴とする請求項1記載の塩化コバルト水溶液の精製方法。
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