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
技術領域：
本發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：
隨著移動式通訊設備與便攜式電器的迅速發展和普及，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，需求量不斷增加。目前，球形氫氧化鎳的生產采用硫酸鎳、硫酸鈷等為主要原料，生產出來的球形氫氧化鎳或電池正極材料生產成本高。堿性二次電池，包括鎳鎘電池和鎳氫電池，制作過程中常產生正極切片的邊角廢料或配料失敗等原因導致的報廢正極漿料，這類廢料鎳鈷含量 高，如不回收利用不但污染環境而且浪費嚴重。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，3.用P507萃取方法分離硫酸鎳和硫酸鈷，分別得到硫酸鎳產品和硫酸鈷產品，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。
發明內容
本發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。本發明所采取的技術方案是
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質；
2)用硫酸溶解經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充相應元素，配成達到生產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釜內，連續攪拌，并調節氨水及氫氧化鈉水溶液的流量，控制反應體系的溫度為40 70°C, pH值為11 12. 5,反應生成球形氫氧化鎳沉淀；
所述廢電池正極材料為電池時產生的廢鎳鎘正極材料或廢鎳氫正極材料。優選的，控制反應體系的溫度為50°C，pH值11. O。優選的，使用的氨水濃度為I 2 mol/L。優選的，使用的氫氧化鈉水溶液的濃度為7. O 10. O mol/L。本發明的有益效果是
(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)得到的產品附加值高，回收工藝流程簡單，不需采用額外的雜質分離和鎳鈷分離工藝,生產成本低；(3)回收過程中不產生二次污染，達到環保效果。
具體實施例方式
下面結合實施例，進一步說明本發明。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，去除其中的有機質，得到加鎘正極片，其質量組成為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不斷地供給球形氫氧化鎳反應釜，在連續強烈攪拌下控制反應溫度為50°C，pH值11，反應生成球形氫氧化鎳，經洗滌、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 ;符合生產球形氫氧化鎳成分規定。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，去除其中的有機質，得到加鋅正極片，其質量組成為=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，得到調整后的料液；
3)將調整后的料液與Imol/L氨水、10 mol/L氫氧化鈉水溶液連續不斷地供給球形氫氧化鎳反應釜，在連續強烈攪拌下控制反應溫度為55°C，pH值12，反應生成加鋅3%的球形氫氧化鎳，經洗滌、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球形氫氧化鎳成分規定。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，去除其中的有機質，得到加鎘正極片，其質量組成為Ni 57. 06%, Co 3. 09%, Cd :3. 64% ；
2)為配IOm3用于生產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不斷地供給球形氫氧化鎳反應釜，在連續強烈攪拌下控制反應溫度為60°C，pH值12. 5，反應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球形氫氧化鎳成分規定。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，去除其中的有機質，得到加鋅正極片，其質量組成為Ni 56. 60%, Co 3. 52%，Zn :3. 38% ；
2)為配IOm3用于生產加鋅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不斷地供給球形氫氧化鎳反應釜，在連續強烈攪拌下控制反應溫度為60°C，pH值12. 5，反應生成加鋅4%的球形氫氧化鎳。
權利要求
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質； 2)用硫酸溶解經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充相應元素，配成達到生產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釜內，連續攪拌，并調節氨水及氫氧化鈉水溶液的流量，控制反應體系的溫度為40 70°C, pH值為11 12. 5,反應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生的廢鎳鎘正極材料或廢鎳氫正極材料。
2.根據權利要求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體系的溫度為50°C，pH值11.0。
3.根據權利要求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.根據權利要求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量百分比；根據需要生產的球形氫氧化鎳成分差別，調整，補充相應元素，配成達到生產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釜內，通過連續強力攪拌并持續不斷的調節氨水及氫氧化鈉水溶液的流量控制溶液溫度及pH值；反應生成球形氫氧化鎳。本發明與現有技術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；得到的產品附加值高，回收工藝流程簡單，生產成本低；回收過程中不產生二次污染，達到環保效果。
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 優先權日2012年5月14日
發明者吳芳, 羅愛平 申請人:江門市芳源環境科技開發有限公司