[发明专利]对正极前驱体材料制备中的高磁物料进行回收的方法及镍钴锰前驱体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种对正极前驱体材料制备中的高磁物料进行回收的方法及镍钴锰前驱体材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型绿色二次电池，具有比容量大、自放电小、质量轻、无记忆效应等优点。目前已广泛应用于各种移动式电子产品(如手机、相机、笔记本电脑等)、人造卫星、航天航空等领域，在电动汽车领域也有突破性的发展。为适应这些应用领域日益发展的需要，镍钴锰前驱体材料也随之迅速发展，产量日益增大，对于前驱体材料的质量要求也随着严格。

目前，制备镍钴锰前驱体材料的常用方法为控制结晶氢氧化物共沉淀法，即湿法合成，将混合的金属盐溶液在络合剂的作用下与氢氧化钠沉淀得到混合金属氢氧化物沉淀。这种湿法合成制备的前驱体材料镍钴锰元素沉淀分布均匀，产品质量稳定，是目前产业化生产的主要方法。随着电动汽车的飞速发展，对于前驱体材料产品的磁性物质含量要求也越来越严格，需要控制在50ppb以内甚至要求更低，因为电池材料中的磁性物质偏高，会导致电池自放电加大，影响电池的存储性能和容量。为了降低前驱体产品的磁性物质含量，需要在烘干后对前驱体粉末进行除磁，目前所采用的除铁器为电子除铁器或者永磁除铁器，或者是两者兼用。除磁工序是镍钴锰前驱体材料生产必不可少的工序，在除磁过程中，由于镍钴锰前驱体氧化物等正常物料本身带有弱磁性，导致除出来的高磁物料(磁性物质)中含有很多的正常物料，除铁器中除出来的高磁物料在总物料中所占比重为0.3％～0.5％，但其中正常物料的含量占90％以上。由于高磁物料的磁性物质含量在10000ppb以上，若将其倒入烘干系统进行循环处理，一是会污染整个烘干线，二是除磁效果也不理想；若将其当废料溶解后循环利用，其中的磁性物质仍在反应体系中存在，对产品质量影响较大，另外溶解再反应也需要比较大的费用，加大了生产成本。

现有工艺对高磁物料的回收均是采用产线继续除磁，或者将高磁物料用酸溶解成溶液后，回用到前驱体溶液的配制。由于对产品的磁性物质检测属于随机取样，若未及时检测出磁性物质偏高情况，在正极材料烧结时，前驱体中的磁性物质有可能在烧结过程中被包裹进去，在正极材料除铁时，未能被除去，从而影响电池性能，导致电池自放电加大，降低电池的使用寿命。高磁物料酸溶解回收的风险更大，通过酸溶解高磁物料成硫酸盐溶液后，溶液的铁浓度较高，需要通过除铁或者掺混使用以使溶液的铁浓度合格，但是一方面若将铁浓度除到较低会导致溶液中的镍、钴、锰损失相应加大，加大生产成本，另一方面除杂过程本身存在污染风险，完全将铁除尽的难度非常大；当以上溶液进入沉淀反应后，必然会导致部分没除尽的磁性物质直接包裹在前驱体产品颗粒里面，而包裹了磁性物质的产品经过产线除磁后，由于是被包裹导致磁性减弱，从而不会被磁铁吸附而直接流入正极材料厂家，最后进入电池，最终导致电池性能急剧下降，特别是对于动力电池而言，这种损失是无法估量。

因此，为了降低生产成本和减少物料返溶，需要在不影响产品质量的前提下，急需开发一种可回收高磁性物料的镍钴锰前驱体材料的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种对正极前驱体材料制备中的高磁物料进行回收的方法，该方法操作简单、生产成本低、可有效回收高磁物料中的正极前驱体材料，还相应提供一种镍钴锰前驱体材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种对正极前驱体材料制备中的高磁物料进行回收的方法，包括以下步骤：将所述高磁物料和纯水混合后搅拌均匀，得到料浆，然后将料浆加入带永磁除铁器的搅拌釜中，进行搅拌后取出磁棒清理分离出磁性物质，并收集磁性物质避免二次污染，再将除磁后的料浆进行过滤(可以泵入离心机或者洗涤压滤机进行固液分离)、烘干，得到正极前驱体产品。

本发明的方法，利用磁性物质、正常物料和纯水比重密度不同以及在水相中物料磁性减弱的原理进行液相除磁，使用液相除磁后的料浆含有的磁性物质大大降低，磁性物质＜50ppb，可回收高磁物料中占比90％以上的正常物料。本发明的方法不仅使产品的回收率升高，大大降低了生产成本，而且使磁性物质得到比较彻底的清理，避免磁性物质污染和进入系统形成死循环。

上述的方法，优选的，所述料浆的固含量为200g/L～250g/L。料浆的固含量需控制在本发明的范围内，固含量太高时，由于前驱体材料本身均带弱磁性，会导致比较多的物料容易吸附在磁棒上影响除磁效果；固含量太低时，会导致处理效率较低，另外也造成水的浪费。