專利名稱：球形氫氧化鎳的SO₄^2-雜質(zhì)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿性蓄電池正極活性材料即球形氫氧化鎳的so42—雜質(zhì)的一種處
理方法，屬于化學(xué)工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)90年代初，隨著MH-Ni電池實(shí)現(xiàn)商品化，MH-Ni電池的應(yīng)用領(lǐng)域 不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量也不斷提高。加上已經(jīng)廣泛使用的Cd-Ni、 H2-Ni、 Fe-Ni、 Zn-Ni
電池，這些以鎳電極為正極的電池產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速。而且近年來(lái)，由于環(huán)境保護(hù)的 需要以及技術(shù)的進(jìn)歩，以MH-Ni電池作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車已經(jīng)逐漸走入大眾的 生活，更進(jìn)一歩促進(jìn)了以MH-Ni電池為代表的堿性蓄電池的發(fā)展。因此，作為 堿性蓄電池正極活性材料的球形氫氧化鎳也相應(yīng)地獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。到2004 年底，我國(guó)堿性蓄電池的產(chǎn)量已超過(guò)18億支，而氫氧化鎳的年產(chǎn)量已突破1萬(wàn) 噸，并且以年增長(zhǎng)率10 15%的速度增加。因此球形氫氧化鎳的應(yīng)用前景非常廣 闊。
球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法主要有三種化學(xué)沉淀晶體生長(zhǎng)法、鎳粉高壓催化 氧化法和金屬鎳電解沉淀法。其中大多數(shù)企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)采取的是第一種方法， 以鎳鹽(主要是NiS04)溶液、苛性堿(主要是NaOH)溶液、配位劑(主要是 氨)溶液為主要原料，通過(guò)控制合適的制備工藝條件，如加料方式、反應(yīng)溫度、 反應(yīng)pH值、原料的選擇和濃度、添加劑、攪拌狀態(tài)等等，最終有可能獲得振實(shí) 密度》.lg/cm3、比容量〉275mAh/g、循環(huán)壽命>500次的氫氧化鎳，性能可以滿 足鎳氫電池的要求。但是如果在氫氧化鎳的后處理工藝上處理不當(dāng)，在制備工藝 中氫氧化鎳所夾雜的雜質(zhì)沒(méi)有清洗干凈，則氫氧化鎳產(chǎn)品的性能將受到損害，達(dá) 不到鎳氫電池的要求。
通常情況下，從制備工藝中出來(lái)的氫氧化鎳經(jīng)過(guò)純水多次清洗后，其中的陽(yáng) 離子雜質(zhì)如Na+、 Ca2+、 Mg2+、 Fe2+、 Cu2+、 Pl)2+等等，相對(duì)陰離子雜質(zhì)如S042—、
no3—、 cr等較容易地被去除，而陰離子中so42—是最難除去的。因?yàn)榱蛩徭囍?br> 的硫酸根存在o鍵和it鍵等多重鍵，硫酸鎳溶液與堿液反應(yīng)時(shí)，硫酸根在反應(yīng)產(chǎn) 物中的存在形式比較復(fù)雜，其在氫氧化鎳顆粒的表面和內(nèi)部發(fā)生了物理和化學(xué)吸 附。僅僅用純水清洗，無(wú)法將S042—清洗干凈，氫氧化鎳產(chǎn)品中的S042—含量仍 然大于1%，這樣的氫氧化鎳產(chǎn)品容易板結(jié)，循環(huán)壽命性能較差，距離鎳氫電池 對(duì)S042—含量小于0.5%的最低要求還有很大差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種球形氫氧化鎳的so廣雜質(zhì)處理方法，是一種球形
氫氧化鎳的高效、簡(jiǎn)便的后處理方法，可以將氫氧化鎳中的S042—雜質(zhì)含量降低 至低于0.50%，滿足鎳氫電池對(duì)正極活性材料的要求。
為實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種球形氫氧化鎳的SO/—雜質(zhì)處理方法，該方法包括以下歩驟
(1) 、將從化學(xué)沉淀晶體生長(zhǎng)法制備的氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，放置
在溫度為50 95。C、濃度為0.05 2mol/L的堿水溶液中，攪拌25 100min后濾 干；
(2) 、再用20 80QC的純水清洗至濾液^pH9;
(3) 、過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥、篩分后，即為S042—雜質(zhì)<0.50%的球
形氫氧化鎳成品。
本發(fā)明利用鎳的氫氧化物溶解度比鎳的硫酸鹽溶解度低的原理，通過(guò)將氫氧 化鎳浸泡在一定濃度的堿液中，使堿液中的OH—把氫氧化鎳中的S042—置換出 來(lái)，再迸行進(jìn)一步清洗，達(dá)到降低氫氧化鎳中S042—含量的目的。
在所述的歩驟(!)中，所使用的堿水溶液中的堿為NaOH和/或KOH。 在所述的歩驟(1)中，攪拌時(shí)所用的攪拌器的轉(zhuǎn)速為20 100轉(zhuǎn)/分。 所述的步驟(2)中，用純水清洗3 7次，每次時(shí)間20 60min。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明所涉及MH-Ni、 Cd-Ni、 Zn-Ni、 H2-Ni等電池的正
極材料——球形氫氧化鎳生產(chǎn)過(guò)程中SO戶—雜質(zhì)的后處理方法，包含浸漬、復(fù)合、 置換、溶出等過(guò)程。它主要解決普通氫氧化鎳后處理過(guò)程中SO^不易去除、顆 粒干燥過(guò)程中容易板結(jié)的缺點(diǎn)。采用本發(fā)明的處理工藝，可以將氫氧化鎳中的
8042_雜質(zhì)的含量控制在MH-Ni、Cd-Ni電池等堿性蓄電池要求范圍內(nèi)，小于0.50%。
具體實(shí)施例方式
將從制備工藝流出的氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，再加入溫度為50 95 。C、濃度為0.05 2mol/L的堿液(指的是NaOH和KOH中的一種或兩種)中， 堿液體積一般為容器的容積的1/2 4/5，容器中設(shè)有攪拌器，攪拌器以20 100 轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌，時(shí)間為25 100min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為20 80°C的純水清洗3 7次，每次時(shí)間20 60min，至濾液^pH9。將過(guò)濾后的氫氧 化鎳漿料通常的條件下干燥，即，通過(guò)熱空氣，或用加熱器干燥，干燥后過(guò)篩， 包裝后即為球形氫氧化鎳成品。
實(shí)施例1
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為95。C、NaOH濃度為0.05mol/L 的堿液，以70轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌60min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為80°C 的純水清洗3次，每次時(shí)間為20min，最后濾液的pH值為9.0。過(guò)濾后的氫氧化 鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫 酸根含量<0.40%。 實(shí)施例2
將氫氧化鎳槳料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為90°C、 NaOH濃度為 0.09mol/L、 KOH濃度為O.01mol/L的混合堿液，以80轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌 80min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為70°C的純水清洗4次，每次時(shí)間為30min， 最后濾液的pH值為8.8。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球 形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.30%。 實(shí)施例3
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為80°C、 NaOH濃度為 O.15mol/L、 KOH濃度為0.02mol/L的混合堿液，以90轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌 90min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為40°C的純水清洗4次，每次時(shí)間為40min， 最后濾液的pH值為8.9。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球 形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.20%。 實(shí)施例4
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為75°C、 NaOH濃度為 0.20mol/L、 KOH濃度為0.02mol/L的混合堿液，以100轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌
50min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為50°C的純水清洗4次，每次時(shí)間為40min， 最后濾液的pH值為8.9。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球 形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.25 % 。 實(shí)施例5
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為60°C、 NaOH濃度為 0.40mol/L、 KOH濃度為0.02moi/L的混合堿液，以60轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌 70min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為30。C的純水清洗5次，每次時(shí)間為45min， 最后濾液的pH值為8.6。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球 形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.35 % 。 實(shí)施例6
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為50°C、 NaOH濃度為 0.80mol/L、 KOH濃度為0.04mol/L的混合堿液，以50轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌 100min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為60°C的純水清洗5次，每次時(shí)間為 50min，最后濾液的pH值為8.7。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后 即為球形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.50%。 實(shí)施例7
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為65°C、 NaOH濃度為 1.20mol/L、 KOH濃度為0.04mol/L的混合堿液，以20轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌 40min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為20°C的純水清洗6次，每次時(shí)間為60min， 最后濾液的pH值為8.7。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球 形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.45% 。 實(shí)施例8
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為85°C、 NaOH濃度為 1.60mol/L、 KOH濃度為0.04mol/L的混合堿液，以30轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌 25min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為50。C的純水清洗6次，每次時(shí)間為45min， 最后濾液的pH值為8.8。過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球 形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量<0.35% 。 實(shí)施例9
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為75°C、 NaOH濃度為2.0mol/L 的堿液，以40轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌55min。將溶液過(guò)濾除去后，加入溫度為80°C
的純水清洗7次，每次時(shí)間為50min，最后濾液的pH值為8.9。過(guò)濾后的氫氧化 鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，包裝后即為球形氫氧化鎳成品。檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫
酸根含量<0.25%。
為了與只采用純水洗滌氫氧化鎳漿料的后處理方式進(jìn)行比較，我們也進(jìn)行了
實(shí)驗(yàn)，具體如下
比較例1
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為75°C的純水清洗4次，以60 轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌，每次時(shí)間為50min，最后濾液的pH值為8.5。過(guò)濾后的 氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量約為1.20%。 比較例2
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為50°C的純水清洗6次，以90 轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌，每次時(shí)間為40min，最后濾液的pH值為8.1。過(guò)濾后的 氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量約為1.05%。 比較例3
將氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，加入溫度為25。C的純水清洗7次，以40 轉(zhuǎn)/分的速度持續(xù)攪拌，每次時(shí)間為30min，最后濾液的pH值為8.0。過(guò)濾后的 氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥后過(guò)篩，檢測(cè)氫氧化鎳產(chǎn)品中的硫酸根含量約為1.02%。
權(quán)利要求
1、一種球形氫氧化鎳的SO42-雜質(zhì)處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)、將從化學(xué)沉淀晶體生長(zhǎng)法制備的氫氧化鎳漿料過(guò)濾去除溶液后，放置在溫度為50～95℃、濃度為0.05～2mol/L的堿水溶液中，攪拌25～100min后濾干；(2)、再用20～80℃的純水清洗至濾液≤pH9；(3)、過(guò)濾后的氫氧化鎳漿料經(jīng)干燥、篩分后，即為SO42-雜質(zhì)＜0.50％的球形氫氧化鎳成品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形氫氧化鎳的SO廣雜質(zhì)處理方法，其特征在于: 在所述的歩驟(1)中，所使用的堿水溶液中的堿為NaOH和/或KOH。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球形氫氧化鎳的S()/—雜質(zhì)處理方法，其特征 在于在所述的歩驟(1)中，攪拌時(shí)所用的攪拌器的轉(zhuǎn)速為20 100轉(zhuǎn)/分。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的球形氫氧化鎳的SQ廣雜質(zhì)處理方法，其特征在于 所述的歩驟(2)中，用純水清洗3 7次，每次時(shí)間20 60min。
全文摘要
本發(fā)明涉及MH-Ni、Cd-Ni、Zn-Ni、H₂-Ni等電池的正極材料——球形氫氧化鎳生產(chǎn)過(guò)程中SO₄^2-雜質(zhì)的后處理方法，包含浸漬、復(fù)合、置換、溶出等過(guò)程。它主要解決普通氫氧化鎳后處理過(guò)程中SO₄^2-不易去除、顆粒干燥過(guò)程中容易板結(jié)的缺點(diǎn)。其特征在于將通過(guò)制備工藝生產(chǎn)的氫氧化鎳濕漿料引入特定容器內(nèi)，過(guò)濾后加入溫度為50～95℃、濃度為0.05～2mol/L的堿液，攪拌25～100min后濾干；用20～80℃的純水清洗至濾液≤pH9，再在通常的條件下干燥、篩分。經(jīng)過(guò)上述工藝處理后SO₄^2-雜質(zhì)降低至＜0.50％。
文檔編號(hào)C01G53/04GK101168453SQ200610114119
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者于麗敏, 傅鐘臻, 蔣文全 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院