一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法与流程

技术特征：
1.一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于，按如下步骤进行：（1）破碎过筛：将含锰钴镍废渣破碎过筛；（2）氧化浸出：向过筛后的含锰钴镍废渣加入稀硫酸，搅拌加热，通入氧气，浸出一定时间，过滤得滤渣和滤液；（3）除钙：向滤液中加入皂化的p204和磺化煤油混合形成的有机萃取剂萃取，得到负载钙有机相和富锰钴镍镁溶液；（4）优化锰钴镍镁配比：取富锰钴镍镁溶液，加入钴盐、镍盐溶液调节锰钴镍镁摩尔比；（5）镁离子掺杂锰钴镍三元正极材料前驱体的制备：取优化配比后的富锰钴镍镁溶液，以氢氧化钠为沉淀剂、氨水为络合剂进行共沉淀反应，然后过滤、干燥、研磨得到镁离子掺杂锰钴镍三元正极材料前驱体；（6）三元正极材料的制备：以一定质量配比将镁离子掺杂锰钴镍三元正极材料前驱体和氢氧化锂混匀后高温烧结得到三元正极材料；（7）表面改性：将三元正极材料置于水中分散，按一定质量比，取步骤（3）除钙后的富锰钴镍镁溶液和氟化铵作为改性剂，对三元正极材料进行表面改性，改性结束后经过后处理即得成品。2.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：所述破碎过筛，采用的分样筛目数为200～400目。3.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述稀硫酸的质量浓度为50g/l～200g/l，反应的液固比为5:1～10:1，所述浸出的温度为50～90℃，氧气压力为0.1～1mpa，浸出时间为60～180min，浸出的终点ph为3.0～4.0。4.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（3）中，在加入萃取剂萃取前，先将滤液的ph调节至0.5～2.0；所述有机萃取剂，是由p204与磺化煤油按p204体积分数为10%～30%混合，再加入氢氧化钠皂化，皂化率为10%～50%，有机相与水相相比o/a=1:1～3:1；所述有机萃取剂萃取的时间为10min。5.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述钴盐为硫酸钴、氯化钴和硝酸钴中的一种或几种混合物；所述镍盐为硫酸镍、氯化镍和硝酸镍中的一种或几种混合物。6.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述调节锰钴镍镁的摩尔比，是将镍、钴、锰和镁的摩尔比调节至（0.5~0.8）：（0.1~0.3）：（0.1~0.3）：（0.01~0.03）。7.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：所述共沉淀反应中，氢氧化钠的摩尔浓度为1～3mol/l，氨水的体积百分数为10～20％，反应ph为10.0～12.0，反应温度为50～80℃，搅拌速率600
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1200r/min，控制滴加氢氧化钠和氨水的时间为10～30min，共沉淀反应后陈化的时间为8
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12h。8.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（6），所述烧结的温度为650～900℃，烧结时间为10h，所述氢氧化锂用量为理论氢氧化锂质量过量的1%～10%。9.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在
于：步骤（7）中，所述改性剂添加量为三元正极材料质量的1~5%；所述除钙后的富锰钴镍镁溶液和氟化铵的摩尔比为1：1。10.根据权利要求1所述的一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，其特征在于：所述后处理，是将改性后的产物经洗涤、过滤、干燥和研磨处理后即得成品。

技术总结
本发明公开一种利用含锰钴镍废渣制备三元正极材料的方法，按如下步骤进行：（1）破碎过筛；（2）氧化浸出；（3）除钙；（4）优化锰钴镍镁配比；（5）镁离子掺杂锰钴镍三元正极材料前驱体的制备；（6）三元正极材料的制备；（7）表面改性：将三元正极材料置于水中分散，按一定质量比，取步骤（3）除钙后的富锰钴镍镁溶液和氟化铵作为改性剂，对三元正极材料进行表面改性，改性结束后经过后处理即得成品。本方法简单可行，能实现含锰钴镍镁废渣的浸出，过滤并对滤液除杂后，直接制备镁离子掺杂锰钴镍三元正极材料前驱体，并制备三元正极材料，既能实现废渣综合利用，又能产品的离子电导率，抑制电化学阻抗的增加，提高循环性能。提高循环性能。提高循环性能。


技术研发人员：谢雨寻 曾军 叶有明 谢雪珍 廖政达 蒋才云 蓝峻峰 吴元花
受保护的技术使用者：广西科技师范学院
技术研发日：2021.06.21
技术公布日：2021/11/4