[发明专利]一种利用金属镍制备电池级氧化镍的方法

说明书

本发明公开了一种利用金属镍制备电池级氧化镍的方法，包括以下步骤：将含氨物质、碳酸盐和二氧化碳按比例配置混合浸出剂；在氧化性气氛、控制体系压力和体系温度的条件下，将金属镍与混合浸出剂反应浸出镍液，固液分离得液相；将液相脱氨、氨回收利用，固液分离得固相，煅烧即得氧化镍。本发明利用混合浸出剂的选择性浸出，实现快速浸出镍液，浸出液直接达到电池级氧化镍的生产标准；脱氨过程生产出高品质的碱式碳酸镍，同时回收氨和二氧化碳，将其返回配制混合浸出剂工序，实现生产过程中氨、二氧化碳循环使用。

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种利用金属镍制备电池级氧化镍的方法。

背景技术

近年锂电池技术在电动自行车、电动汽车、电动工具、3C、贮能等市场发展日新月异，锂电池前驱体四氧化三钴、三元系NCA、三元系NCM、磷酸铁、四氧化三锰、二氧化锰等都有较大的应用，特别是三元系列和磷酸铁。

镍钴锰锂正极材料是一种具有层状结构的正极材料，因其兼有镍酸锂和钴酸锂的优点，且价格便宜、合成方便，被认为是最有潜力的正极材料，同时也是现今锂离子电池研究的一大热点。目前，镍钴锰锂正极材料产品中最具市场竞争力的是523型正极材料，这种材料具有摩尔比为5:2:3的镍钴锰三元素的组成，在考虑材料结构稳定性的同时，又突出了其优异的化学活性(能量密度能够达到160Wh/Kg)，另外，其低温特性、功率特性以及高温储存性也比较优异。因此，镍钴锰锂正极材料在数码相机、笔记本电脑、手机等消费电子产品的电池以及小型电动工具的电池中有着广泛的应用。

应用过程中电池容量、成本是大面积推广受限的主要因素。金属镍直接制取电池前驱体氧化镍的方法，用该前驱体电池成本相对较低、电池容量较大等优点。相关技术中利用金属镍制备氧化镍的工艺流程如图1所示，相关技术中金属镍制取氧化镍的方法，是将金属镍在硫酸中溶解，同时在溶解过程中加入氧化剂，保证金属镍溶解完全，溶解后的硫酸镍溶液通过净化工序去除杂质；再将硫酸镍溶液与碳酸盐或氢氧化钠溶液反应制取镍盐，将得到的镍盐经过干燥或煅烧等工序生产氧化镍。相关技术中使用硫酸溶解金属，溶解过程中会产生氢气，安全隐患大；在后续工序过程将产生大量的硫酸铵溶液；为降低原料成本，实现硫酸铵回收利用，需蒸发该溶液，但同时会增加能源的消耗。

针对于此，为降低生产过程的成本和提高生产效率，十分有必要寻找一种合适的利用金属镍制备氧化镍的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：一种利用金属镍制备电池级氧化镍的方法，该方法成本低且能高效生产电池前驱体材料。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种利用金属镍制备电池级氧化镍的方法，包括以下步骤：

S1、配制混合浸出剂：将原料按比例混合配置混合浸出剂，控制氨的浓度和二氧化碳的浓度；

S2、金属镍加压浸出：在氧化性气氛、加压和加热条件下，金属镍在混合浸出剂中浸出镍液，固液分离收集液相；

S3、脱氨：将液相脱氨，再次进行固液分离收集固相；

S4、煅烧：将步骤S3中所述固相煅烧即得氧化镍；

其中，所述混合浸出剂中氨的浓度为120～150g/L，二氧化碳的浓度为60～80g/L。

根据本发明的一些实施方式，所述原料为氨水、碳酸氢铵和二氧化碳。

根据本发明的一些实施方式，所述氧化性氛围为氧气。

在混合浸出剂中氧气会氧化溶解金属镍；同时氧气能氧化除去溶解出来的钴和铁，达到净化除钴铁的目的。

根据本发明的一些实施方式，所述加压浸出步骤中体系压力为0.5～0.9MPa。

根据本发明的一些实施方式，所述加压浸出步骤中体系温度为60～90℃。