[发明专利]一种高纯三元前驱体的制备方法

说明书

本发明涉及电极材料领域，为解决现有技术制备三元前驱体的工艺方法通常存在着制备成本高、污染性强等问题，并且以废旧电池为原料制备三元前驱体时，杂志金属成分去除不完全，所制备得到的三元前驱体纯度较低的问题，本发明采用以下方案：1)通过破碎浸出的方法从废旧电池中浸出锰；2)将余料中的镍钴元素通过浸溶再沉积的方式进行收集，并与含锰浸出液混合；3)利用改性生物质颗粒对金属杂质成分进行进一步捕集沉淀；4)将沉淀物中的钴元素进一步浸出沉淀；5)将钴沉淀溶于含镍钴锰的滤液，利用生物质填料对镍钴锰进行捕集过滤和干燥，并燃烧去除生物质填料得到三元前驱体。本发明通过三步纯化、除杂的步骤能够制备纯度极高的三元前驱体。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，尤其涉及一种高纯三元前驱体的制备方法。

背景技术

三元前驱体是一种用以制备新能源汽车所使用的高效锂离子电池复合正极材料的前驱体，其是由镍钴锰的氢氧化物Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，通常的制备原料为镍盐、钴盐和锰盐。但是，镍和钴是昂贵的具有战略性价值的金属材料，并且大量配制镍盐、钴盐和锰盐混合溶液难免会产生较大的环境污染。因此，目前制备三元前驱体的工艺方法通常存在着制备成本高、污染性强等问题。

而现有技术中为减少环境污染并实现对废旧电池的回收再利用，产生了一系列以废旧电池为原料来制备三元前驱体的工艺方法。其通过各种浸溶以及沉积的方式除去杂质金属成分，留下制备三元前驱体的镍钴锰有效成分。目前这类方法普遍存在着对杂志金属元素去除不完全，所制备的三元前驱体纯度较低，杂质含量大的问题。而纯度地、杂质含量大的三元前驱体所制得的三元复合电极材料性能也十分有限。

中国专利局于2017年2月15日公开了一种废旧电池中镍钴锰三元正极材料修复再生的方法的发明专利申请，申请公告号为CN106410313A，其方法为：从钴酸锂废旧电池中拆分正极材料；将三元正极极片铺于网带上，控制网带以持续振动，同时控制气体由下至上通过网带网孔；在网带振动、网带网孔有气体流通的条件下，将三元正极极片在100～300℃和380～520℃分别加热10～60分钟，收集三元正极材料粉末Ⅰ；将三元正极材料粉末Ⅰ依次筛除碎裂铝箔和电磁除铁，得到三元正极材料粉末Ⅱ并球磨得到三元正极材料粉末Ⅲ；三元正极材料粉末Ⅲ在弱酸性下把铝粉末溶解，三元正极材料表面侵蚀，形成高活性高分散性的三元正极材料，三元正极材料做为成核剂合成修复成颗粒均匀的球形三元前驱体材料。其实现了对废旧电池中三元正极材料的回收利用，但是其回收工艺流程较为粗陋，仅对铝和铁做了较为有效的去除，而对于其余重金属成分则没有有效地去除，如钙、铜、铅、碳、锌和汞等元素，其未对这些元素进行有效去除，所制备修复得到的三元正极材料也十分有限。

中国专利局还于2018年2月2日公开了一种废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的回收方法的发明专利申请，申请公告号为CN107653378A，其方法为将电池拆解、放电、破碎后的废旧镍钴锰锂离子浸入一定浓度的硫酸中，加还原剂进行正负极片剥离和有价金属镍、钴、锰、锂浸出。浸出液铁粉置换除铜，水解除铁铝，除杂后溶液经配液合成铝包覆镍、钴、锰三元正极材料前驱体，合成后的溶液蒸发浓缩，加碳酸盐或通二氧化碳回收锂。其的确可以通过酸溶再还原的方法高效提取出镍、钴、锰、锂四种元素，并且对铁、铝和铜等杂质元素进行去除，但是其同样无法对钙、铅、碳、锌和汞等元素进行有效去除，使得所回收的有价金属中掺杂有含量较高的杂质成分。

发明内容

为解决现有技术制备三元前驱体的工艺方法通常存在着制备成本高、污染性强等问题，并且以废旧电池为原料制备三元前驱体时，杂志金属成分去除不完全，所制备得到的三元前驱体纯度较低的问题，本发明提供了一种高纯三元前驱体的制备方法。其主要目的是降低三元前驱体的制备成本，降低制备过程中对环境造成的污染。此外，本发明以废旧电池为原料，还要实现提高所制备三元前驱体纯度的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：