[发明专利]用于回收NiMH蓄电池的火法冶金工艺

说明书

本公开涉及一种生产用于镍金属氢化物蓄电池的含镍储氢合金的方法，所述方法包括以下步骤：i.提供包含使用过的正极活性材料和使用过的负极活性材料的混合活性材料；ii.还原该混合活性材料，从而获得还原活性材料；iii.向还原活性材料中添加一种或多种金属；iv.重熔在步骤iii中得到的混合物；从而获得含镍储氢合金。本公开还涉及由所公开方法获得的含镍储氢合金。

技术领域

本公开涉及一种生产用于镍金属氢化物蓄电池的镍基储氢合金的方法。本公开还涉及通过这种方法生产的储氢合金。

背景技术

镍金属氢化物蓄电池的早期历史

今天的镍金属氢化物蓄电池(NiMH)是目前可充电的镍镉电池技术的延伸，该技术最初由Battelle-Geneva研究中心于1967年开发和研究[1]。镍金属氢化物蓄电池最初是因为它们需要更加无毒的材料基础和更便宜的选择(专利NiMH)而被引入。随着镍基电池的进一步研究和开发，Ovonic Battery Co.[1]于1989年继续引入镍氢电池，据说其可替代镉基(在不久的将来)作为更安全和环保的工程化增强型选项，并且基本上作为混合电池技术来保持镉基的优势并降低涉及这个选项的风险和挑战。NiMH电池由各种组分的稀土金属和负极组成，能够可逆地电化学储存氢，因此得名[2]。有许多不同类型的镍基电池，每种都有自己独特的性能和应用，今天关于这些(NiMH)电池的大多数研究都是用于将氢储存为氢的替代储存选择。NiMH电池目前被某些制造商(例如丰田和本田)用于工业中的混合动力电动汽车，但最初开始用于一些较小规模的应用(便携式电子设备等)，参见参考文献[5]和29。

由于NiMH电池是电池技术的发展领域，对于更稳定和环保的镍电池而言，对于大多数电池生产公司来说，仍然存在进一步的挑战。加上欧盟立法和环境实践(电池指令2006/66/EC和欧盟成员国国家立法)[5]，Nilar在过去几年中一直在开发行业标准镍金属氢化物蓄电池，以解决其产品线中所有或大部分这些健康和安全问题，包括不断改进电池生命周期的各个阶段，并尽量减少对环境的影响[5]。废旧电池和新电池生产废物的回收率已成为其研发部门解决这些问题的重要部分。基本上约99％的废电池可以作为原材料重新用于其它行业，但挑战在于在已经建立的生产线中满足这一百分比的回收率。

碱性电池NiMH电化学机理

通过混合活性材料的干粉然后在高压下压缩以产生电极片来制备正极和负极[5]。然后根据它们的重量、尺寸和组成在制造过程中切割这些片材，以制备用于电池的电极板。用于这些NiMH蓄电池单元的电解质是氢氧化钾和氢氧化锂的溶液。单元中的电解质完全密封在电极之间，没有自由体积。所有的电解质都被正极和负极以及隔膜吸收[5]。结合到单元设计中的双板也是用垫圈将每个电池密封在一起的重要部件。双板还提供电池之间的电接触，并由薄镍箔制成[5]。Nilar推出的特性之一是双极蓄电池设计，其原则上涉及电池的独特电化学老化过程，并且转而延长蓄电池的使用寿命。因此，该特征被结合到蓄电池的设计和制造中，因此包括特殊材料和组件，其构成蓄电池固有电化学特性的一部分[5]。

正极和负极

NiMH电池的正极由充放电方程组成，其表示如下：

其中正向是充电反应而反向是放电[2]

NiMH电池的负极由充放电方程组成，其表示如下：

其中正向是充电反应而反向是放电，M代表金属氢化物材料[2]

因此，整体反应将是两个半反应的加成：