專利名稱：一種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法。
背景技術(shù)：
隨著移動式通訊設(shè)備與便攜式電器的迅速發(fā)展和普及，人們對體積小、重量輕、容量高和壽命長的堿性二次電池的需求急劇增加。球形氫氧化鎳作為鎳正極的活性物質(zhì)，需求量不斷增加。目前，球形氫氧化鎳的生產(chǎn)采用硫酸鎳、硫酸鈷等為主要原料，生產(chǎn)出來的球形氫氧化鎳或電池正極材料生產(chǎn)成本高。堿性二次電池，包括鎳鎘電池和鎳氫電池，制作過程中常產(chǎn)生正極切片的邊角廢料或配料失敗等原因?qū)е碌膱髲U正極漿料，這類廢料鎳鈷含量 高，如不回收利用不但污染環(huán)境而且浪費(fèi)嚴(yán)重。以往處理上述含鎳鈷廢料時主要流程是1.用硫酸溶解廢電池正極材料，得到硫酸鎳和硫酸鈷、硫酸鎘、硫酸鋅等混合的溶液，2.用P204萃取方法除去鎘和鋅等雜質(zhì)，3.用P507萃取方法分離硫酸鎳和硫酸鈷，分別得到硫酸鎳產(chǎn)品和硫酸鈷產(chǎn)品，4.將硫酸鎳和硫酸鈷作為原料使用到球形氫氧化鎳的制備過程中。這種回收方法雜質(zhì)分離和鎳鈷分離處理成本高，同時不能利用其中的鎘和鋅，造成資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述問題，提供一種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，包括以下步驟
1)800°C 1000°C高溫處理廢電池正極材料，除去正極材料中的有機(jī)質(zhì)；
2)用硫酸溶解經(jīng)過高溫處理的廢電池正極材料，得到廢電池正極材料溶液；
3)在廢電池正極材料溶液補(bǔ)充相應(yīng)元素，配成達(dá)到生產(chǎn)球形氫氧化鎳成分要求的混合料液；
4)將上述混合料液置于反應(yīng)釜內(nèi)，連續(xù)攪拌，并調(diào)節(jié)氨水及氫氧化鈉水溶液的流量，控制反應(yīng)體系的溫度為40 70°C, pH值為11 12. 5,反應(yīng)生成球形氫氧化鎳沉淀；
所述廢電池正極材料為電池時產(chǎn)生的廢鎳鎘正極材料或廢鎳氫正極材料。優(yōu)選的，控制反應(yīng)體系的溫度為50°C，pH值11. O。優(yōu)選的，使用的氨水濃度為I 2 mol/L。優(yōu)選的，使用的氫氧化鈉水溶液的濃度為7. O 10. O mol/L。本發(fā)明的有益效果是
(1)廢電池資源利用率提高，極大限度的利用了鎘和鋅元素；
(2)得到的產(chǎn)品附加值高，回收工藝流程簡單，不需采用額外的雜質(zhì)分離和鎳鈷分離工藝,生產(chǎn)成本低；(3)回收過程中不產(chǎn)生二次污染，達(dá)到環(huán)保效果。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。實施例I :
用廢鎳鎘正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，包括以下步驟
1)800°C 1000°C高溫處理廢鎳鎘正極材料8小時，去除其中的有機(jī)質(zhì)，得到加鎘正極片，其質(zhì)量組成為Ni 57. 06%, Co 3. 09%, Cd :3. 64% ；
2)用硫酸溶解上述處理廢電池正極材料，按每100克上述加鎘正極片，補(bǔ)充七水硫酸鎳496. 08克(其中含鎳103. 72克)，硫酸鎘10. 08克(其中含鎘5. 43克)，定容2026毫升，得到調(diào)整后的料液，料液中各鹽的濃度為=NiSO4 I. 36mol/L, CoSO4 O. 026mol/L, CdSO4
O.039mol/L ；
3)將料液與Imol/L氨水、10 mol/L氫氧化鈉水溶液連續(xù)不斷地供給球形氫氧化鎳反應(yīng)釜，在連續(xù)強(qiáng)烈攪拌下控制反應(yīng)溫度為50°C，pH值11，反應(yīng)生成球形氫氧化鎳，經(jīng)洗滌、烘干得到樣品。測得該樣品為β球形氫氧化鎳，松裝密度I. 75 g/cm3,振實密度2. 10 g/cm3,平均粒徑D5tl為12 μ m，比表面積23m2/g，晶面X光衍射峰半高寬為O. 71°，充放電時的放電比容量為201mAh/g，檢測樣品中所具備的各元素百分含量分別為Ni+Co，% ^ 58. 5 ；Co, % 彡 O. 90 ；Cd, % 2. 9 3. 5 ；Fe, % ( O. 01 ；Mn, % ( O. 01 ；Mg, % ( O. 05 ；Cu, % ^ 0. 01 ；Ca, % ( 0. 05 ;S042、% 彡 0. 3 ;N03、% ( 0. 01 ；CF, % ( 0. 01 ；H20, % 彡 I. 0 ;符合生產(chǎn)球形氫氧化鎳成分規(guī)定。實施例2
用廢鎳氫正極材料制備加鋅3%的球形氫氧化鎳包括以下步驟
1)800°C 1000°C高溫處理廢鎳氫正極材料10小時，去除其中的有機(jī)質(zhì)，得到加鋅正極片，其質(zhì)量組成為=Ni 59. 48%，Co :3. 29%，Zn :2. 77% ；
2)用硫酸溶解上述加鋅正極片674. 32kg，補(bǔ)充七水硫酸鎳2146. 98千克(其中含鎳448. 92千克)，一水硫酸鋅66. 41千克(其中含鋅24. 20千克)，定容至10立方米，得到調(diào)整后的料液；
3)將調(diào)整后的料液與Imol/L氨水、10 mol/L氫氧化鈉水溶液連續(xù)不斷地供給球形氫氧化鎳反應(yīng)釜，在連續(xù)強(qiáng)烈攪拌下控制反應(yīng)溫度為55°C，pH值12，反應(yīng)生成加鋅3%的球形氫氧化鎳，經(jīng)洗滌、烘干得到樣品。測得該樣品為β球形氫氧化鎳，松裝密度I. 70 g/cm3,振實密度2. 10 g/cm3，平均粒徑Dki為10 μ ,比表面積13m2/g，晶面X光衍射峰半高寬為0. 73°，充放電時的放電比容量為255mAh/g,樣品中各兀素含量符合生產(chǎn)球形氫氧化鎳成分規(guī)定。實施例3:
用廢鎳氫正極材料制備加 鎘球形氫氧化鎳，包括以下步驟
1)800°C 1000°C高溫處理廢鎳鎘正極材料8小時，去除其中的有機(jī)質(zhì)，得到加鎘正極片，其質(zhì)量組成為Ni 57. 06%, Co 3. 09%, Cd :3. 64% ；
2)為配IOm3用于生產(chǎn)加鎘球形氫氧化鎳料液，成分為NiSO4 I. 50mol/L, CoSO4O.028mol/L, CdSO4O. 043mol/L，則可采用此種加鎘正極片541. 10kg，用硫酸溶解，補(bǔ)充七水硫酸鎳2732. 04千克(其中含鎳571. 25千克)，硫酸鎘53. 71千克(其中含鎘28. 97千克)，定容10立方米，得到調(diào)整的料液；
3)將料液與I mol/L氨水、10 mol/L氫氧化鈉水溶液連續(xù)不斷地供給球形氫氧化鎳反應(yīng)釜，在連續(xù)強(qiáng)烈攪拌下控制反應(yīng)溫度為60°C，pH值12. 5，反應(yīng)生成加鎘球形氫氧化鎳。測得該樣品為β球形氫氧化鎳，松裝密度I. 70 g/cm3,振實密度2. 10 g/cm3，平均粒徑Dki為9 μ m,比表面積12m2/g，晶面X光衍射峰半高寬為O. 71°，充放電時的放電比容量為245mAh/g，樣品中各元素百分比含量符合生產(chǎn)球形氫氧化鎳成分規(guī)定。實施例4:
用廢鎳氫正極材料制備加鋅4%的球形氫氧化鎳包括以下步驟
1)800°C 1000°C高溫處理廢鎳氫正極材料10小時，去除其中的有機(jī)質(zhì)，得到加鋅正極片，其質(zhì)量組成為Ni 56. 60%, Co 3. 52%，Zn :3. 38% ；
2)為配IOm3用于生產(chǎn)加鋅4%球形氫氧化鎳料液，成分為NiSO4L 53mol/L, CoSO4
O.041mol/L, ZnSO4O. 095mol/L，則可采用此種硫酸溶解上述加鋅正極片678. 84kg，補(bǔ)充七水硫酸鎳2466. 76千克(其中含鎳515. 78千克)，一水硫酸鋅107. 43千克(其中含鋅39. 16千克)，定容10立方米，得到調(diào)整的料液；
將料液與I mol/L氨水、10 mol/L氫氧化鈉水溶液連續(xù)不斷地供給球形氫氧化鎳反應(yīng)釜，在連續(xù)強(qiáng)烈攪拌下控制反應(yīng)溫度為60°C，pH值12. 5，反應(yīng)生成加鋅4%的球形氫氧化鎳。
權(quán)利要求
1.ー種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，包括以下步驟 1)800°C 1000°c高溫處理廢電池正極材料，除去正極材料中的有機(jī)質(zhì)； 2)用硫酸溶解經(jīng)過高溫處理的廢電池正極材料，得到廢電池正極材料溶液； 3)在廢電池正極材料溶液補(bǔ)充相應(yīng)元素，配成達(dá)到生產(chǎn)球形氫氧化鎳成分要求的混合料液； 4)將上述混合料液置于反應(yīng)釜內(nèi)，連續(xù)攪拌，并調(diào)節(jié)氨水及氫氧化鈉水溶液的流量，控制反應(yīng)體系的溫度為40 70°C, pH值為11 12. 5,反應(yīng)生成球形氫氧化鎳沉淀； 5)所述廢電池正極材料為電池時產(chǎn)生的廢鎳鎘正極材料或廢鎳氫正極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，其特征在于控制反應(yīng)體系的溫度為50°C，pH值11.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，其特征在于使用的氨水濃度為I 2 mol/Lo
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，其特征在于使用的氫氧化鈉水溶液的濃度為7. O 10. O mol/Lo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用廢電池正極材料制備球形氫氧化鎳的方法，包括以下步驟800℃～1000℃高溫處理廢鎳鎘正極材料或廢鎳氫正極材料；用硫酸溶解上述處理廢電池正極材料，測定溶液中各元素組份質(zhì)量百分比；根據(jù)需要生產(chǎn)的球形氫氧化鎳成分差別，調(diào)整，補(bǔ)充相應(yīng)元素，配成達(dá)到生產(chǎn)球形氫氧化鎳成分要求的混合料液；將上述混合料液置于反應(yīng)釜內(nèi)，通過連續(xù)強(qiáng)力攪拌并持續(xù)不斷的調(diào)節(jié)氨水及氫氧化鈉水溶液的流量控制溶液溫度及pH值；反應(yīng)生成球形氫氧化鎳。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比提高了廢電池資源利用率，極大限度的利用了鎘和鋅元素；得到的產(chǎn)品附加值高，回收工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低；回收過程中不產(chǎn)生二次污染，達(dá)到環(huán)保效果。
文檔編號H01M10/54GK102674483SQ20121014788
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者吳芳, 羅愛平 申請人:江門市芳源環(huán)境科技開發(fā)有限公司