[发明专利]利用电容型镍氢动力电池正负极材料制备三元材料前驱体的方法

说明书

本发明属于三元材料前驱体制备技术领域，具体涉及一种利用电容型镍氢动力电池正负极材料制备三元材料前驱体的方法。将电容型镍氢动力电池正负极材料与氧化性钠源同时加入到硫酸溶液中进行浸出反应，过滤，得到滤液和滤饼；在滤液中加入钴源、锰源，调节pH值，再加入氟化物，过滤，得到滤液；滤液中加入沉淀剂，反应，过滤，洗涤，干燥，得到三元材料前驱体。本发明以废旧电容型镍氢动力电池为原料，成本低，产品质量高，经济性好，实现了镍钴资源的定向循环。

技术领域

本发明属于三元材料前驱体制备技术领域，具体涉及一种利用电容型镍氢动力电池正负极材料制备三元材料前驱体的方法。

背景技术

三元材料兼顾镍酸锂的高容量高电压、锰酸锂的高压高安全性、钴酸锂的良好循环性，同时克服了锰酸锂与镍酸锂的合成困难和不稳定、钴酸锂成本高的缺点，成为目前的主流正极材料。但是作为生产镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂前驱体的主要原料镍钴盐却资源不足，这严重制约着三元材料的大规模工业化生产。目前制备三元材料的镍钴盐大多为分析纯和化学纯的硫酸盐，这些硫酸盐大部分由矿石制得，而镍钴矿资源储备严重不足，已成为三元材料发展的瓶颈。

另一方面随着新能源汽车的快速发展，电容型镍氢动力电池使用三到五年就可能报废，到2018年，累计报废量将超过17万吨。电容型动力电池退役后，如果不进行必要的回收和处理，不仅会造成资源浪费，也会对环境造成污染，使得新能源汽车产业的发展与环境、资源之间的矛盾越来越突出。电容型动力电池能否得到有效回收利用，不仅直接影响新能源汽车产业的可持续发展，也会影响国家节能减排等战略的实现。从废旧电容型动力电池回收过程中得到的镍钴材料直接制备镍钴锰三元材料前驱体可以突破镍钴资源短缺的瓶颈，实现电池材料金属资源的定向循环。

电容型镍氢动力电池正负极材料中不仅含有镍钴等组分，还含有稀土。在回收过程中，如何将稀土与镍钴等金属分离是一个最最关键的步骤。分离效果不好，导致稀土掺杂在镍钴锰三元材料前驱体中，不仅影响材料的功能，也造成稀土的极大浪费。

中国专利CN103545504A公开一种三元正极材料前驱体的制备方法，该方法是以红土镍矿生产电解镍的中间产物氢氧化镍锰钴富集物为原料，制备过程包括以下工艺流程：酸浸、除杂及重结晶、混合盐配制、沉淀剂配制、合成反应、pH值的调节、分离及洗涤、烘干8个步骤。该专利以红土镍矿生产电解镍的中间产物氢氧化镍锰钴富集物为原料，不含有稀土元素，因此该专利不涉及镍钴等金属与稀土的分离过程。

中国专利CN105633500A公开一种利用回收锂离子电池材料制备三元正极材料前驱体的方法，该方法包括以下步骤：用硫酸和双氧水溶解回收锂离子电池正极材料，得到第一溶液；调节第一溶液的pH值至5-6.5，加入助滤剂并过滤去除杂质，得到第二溶液；向第二溶液中加入镍硫酸盐、钴硫酸盐和/或锰硫酸盐并调整镍、钴、锰的摩尔比为0.4-0.6:0.1-0.3:0.2-0.4，得到第三溶液；向第三溶液中加入络合沉淀剂并调节第三溶液的pH值为7-9，反应得到镍钴锰三元材料前驱体沉淀；将镍钴锰三元材料前驱体沉淀洗涤并干燥得到三元正极材料前驱体。该专利以锂离子电池正极材料为原料，不含有稀土元素，因此该专利也不涉及镍钴等金属与稀土的分离过程。

基于以上问题，亟需一种能够直接分离稀土和镍钴等金属，有效制备三元材料前驱体的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电容型镍氢动力电池正负极材料制备三元材料前驱体的方法，直接分离稀土和镍钴等金属，有效制备三元材料前驱体。

本发明所述的利用电容型镍氢动力电池正负极材料制备三元材料前驱体的方法，包括以下步骤：

(1)将电容型镍氢动力电池正负极材料与氧化性钠源同时加入到硫酸溶液中进行浸出反应，过滤，得到滤液和滤饼；

(2)在步骤(1)得到的滤液中加入钴源、锰源，调节pH值，再加入氟化物，过滤，得到滤液；