用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液，加入硝酸锂、加入胶粒生长抑制剂、线型高分子材料，搅拌均匀后，得到前驱体溶胶。将溶胶进行浓缩、双棍甩丝、煅烧得到镍钴基多元正极材料。本发明专利技术采用工业渣，制备高附加值的电极材料，具有工艺简单，成本低，产品性能好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池的电极制造技术，特别涉及一种用于锂电池的镍钴基多元电极材 料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池（锂电池）使用碳材料代替金属锂做负极，避免了使用金属锂的安全 性问题，被誉为新一代绿色电池，它具有容量高、安全性好、循环性能好，无记忆效应和无污 染等优点。 正极材料是制造锂电池的关键材料之一，占据电池成本的25%以上，其性能直接 影响了电池的各项性能指标，在锂电池中占据核心地位。作为锂电池正极材料的1^附0 2具 有放电容量大、价格低、对环境污染小等优点。虽然LiNiO2本身存在合成困难，热稳定性 差，重现性差等问题，但随着研究的深入，通过优化合成条件和掺杂改性，将会得到热稳定 性高，比容量大，循环性能好的能大规模工业化生产的LiNiO2系列锂电池正极材料.无机盐工业，2007, 39(9): 9-11]〇 在湿法炼镍工艺中，硫酸镍溶液含有钴，可用黑镍除钴得到钴渣，钴渣的主要成分 为镍和钴（钴渣成份示于表1).中 国有色冶金，2007,（3) :20-24;陈廷扬.阜康冶炼厂镍钴提取工艺及生产实践.有色冶 炼，1999, 28(4) : 1-8]。 表1钴渣中的化学成份（wt% )
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用工业渣，即
技术介绍
中的钴渣来制备高附加值电极 材料的方法。 为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的： -种用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，包括下述步骤： (1)用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液； (2)在氯盐溶液中加入硝酸锂，使锂、镍的摩尔比为1:0.9 ;再加入Li离子摩尔质 量的200mol%的胶粒生长抑制剂、Li离子摩尔质量的5mol%线型高分子材料，混合搅拌均 匀后，得到前驱体溶胶； (3)将前驱体溶胶浓缩后，放入双棍甩丝机中，得到纤维状的电极材料前驱体； (4)将电极材料前驱体干燥，然后在保护气氛下加热至800°C煅烧，保温10小时， 最终获得纤维状的含碳的镍钴基多元正极材料。 上述工艺中，所述的胶粒生长抑制剂为苹果酸、甘醇酸、乙醛酸中的一种。所述的 线型高分子材料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的一种。所述浓缩是在80°C温度 条件下实现。所述保护气氛由丙酮分解产生。 本专利技术的优点是： 1、本专利技术通过用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液，用该 溶液制备镍钴基多元正极材料，由于减少了镍、钴的提炼工艺，可显著降低制作成本；此外， 该溶液中含有少量的Cu、Fe等杂质，对提尚正极材料的性能也是有益的。 2、本专利技术工艺中的胶粒生长抑制剂和线型高分子材料为有机物，在保护气氛下， 将以碳存在纤维中，可增加电极材料的导电能力，提高电池的充放电性能。 3、采用本专利技术工艺制备的电极材料，由于是导电的纤维状，所以组装成电池时，不 需要集流体。另电极材料纤维的直径为纳米级，不易团聚，可有效的与电解液接触，从而提 高电池的性能。 综上，本专利技术工艺简单、成本低、产品性能好，用于制作高附加值锂电池的电极材 料，具有很好的经济效益和环境效益。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 -种用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，包括下述步骤： (1)用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液，其中，钴渣为湿 法冶金生产镍的过程中，净化时产生的钴渣； (2)制备前驱体溶胶 在氯盐溶液中加入硝酸锂，加入胶粒生长抑制剂，加入线型高分子材料，搅拌均匀 后，得到前驱体溶胶。溶胶的配方示于表2。 (3)将步骤（2)所得前驱体溶胶在80°C条件下浓缩，然后放入到双棍甩丝机中，得 到纤维状的电极材料前驱体； (4)将步骤（3)得到的电极材料前驱体干燥，然后在由丙酮分解产生的保护气氛 下加热至800°C煅烧，并在烧成温度下保温10小时，最终获得纤维状的含碳的镍钴铝三元 正极材料。 采用该电极材料为正极、锂为对电极组装成锂电池，对其进行循环充放电测试，循 环50次后的放电容量均大于140mAh/g，容量保持率均大于90 % (见表3)。 表 2 注：计算时，根据氯盐溶液中的氯化镍计算。胶粒生长抑制剂、线型高分子材料的 加入量均以Li离子的摩尔质量为基数。 表3电极材料的性能【主权项】1. 一种用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，包括下述步骤： (1)用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液； ⑵在氯盐溶液中加入硝酸锂，使锂、镍的摩尔比为1:0. 9 ;再加入Li离子摩尔质量 的200mol %的胶粒生长抑制剂、Li离子摩尔质量的5mol %线型高分子材料，混合搅拌均勾 后，得到前驱体溶胶； (3) 将前驱体溶胶浓缩后，放入双棍甩丝机中甩丝，得到纤维状的电极材料前驱体； (4) 将电极材料前驱体干燥，然后在保护气氛下加热至800°C煅烧，保温10小时，最终 获得纤维状的含碳的镍钴基多元正极材料。2. 如权利要求1所述的用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，所述的 胶粒生长抑制剂为苹果酸、甘醇酸、乙醛酸中的一种。3. 如权利要求1所述的用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，所述的 线型高分子材料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的一种。4. 如权利要求1所述的用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，所述浓 缩是在80°C温度条件下实现。5. 如权利要求1所述的用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，所述保 护气氛由丙酮分解产生。【专利摘要】本专利技术公开了一种用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液，加入硝酸锂、加入胶粒生长抑制剂、线型高分子材料，搅拌均匀后，得到前驱体溶胶。将溶胶进行浓缩、双棍甩丝、煅烧得到镍钴基多元正极材料。本专利技术采用工业渣，制备高附加值的电极材料，具有工艺简单，成本低，产品性能好等特点。【IPC分类】H01M4/62, H01M4/525【公开号】CN105024066【申请号】CN201510397209【专利技术人】谭宏斌, 马小玲, 杨建锋, 王波, 郭从盛, 董洪峰, 景然, 李闯 【申请人】陕西理工学院【公开日】2015年11月4日【申请日】2015年7月8日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用钴渣制备镍钴基多元电极材料的工艺，其特征在于，包括下述步骤：(1)用盐酸对钴渣进行溶解，得到含氯化镍和氯化钴的氯盐溶液；(2)在氯盐溶液中加入硝酸锂，使锂、镍的摩尔比为1:0.9；再加入Li离子摩尔质量的200mol％的胶粒生长抑制剂、Li离子摩尔质量的5mol％线型高分子材料，混合搅拌均匀后，得到前驱体溶胶；(3)将前驱体溶胶浓缩后，放入双棍甩丝机中甩丝，得到纤维状的电极材料前驱体；(4)将电极材料前驱体干燥，然后在保护气氛下加热至800℃煅烧，保温10小时，最终获得纤维状的含碳的镍钴基多元正极材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宏斌，马小玲，杨建锋，王波，郭从盛，董洪峰，景然，李闯，
申请(专利权)人：陕西理工学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61