一种电池级镍盐及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池级镍盐及其制备方法。

背景技术

现有技术中镍盐的制备方法是以镍粉或镍粉压实成的块状物为原料，加入硫酸或者盐酸进行反应溶解得到硫酸镍或者氯化镍溶液，当酸度下降后，反应速度较慢，需要加入双氧水加快反应速率，同时调节PH为3-5，然后进行固液分离，再将溶液蒸发结晶得到精制镍盐晶体。

但是当反应温度过高，会导致氢气产生过快，而温度过低，又会导致反应时间过长。此外，如果使用双氧水调节pH将会消耗大量双氧水使成本大大增加；工业用双氧水中含有杂质离子P等不易除去，对产品质量造成影响。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池级镍盐的制备方法，其不使用双氧水等辅料，降低成本，同时也避免了工业用双氧水中含有不易除去的杂质离子P等对产品质量造成影响。此外，本申请提供的制备方法反应温度较为温和，避免产生大量的氢气而导致的危险。

本发明的目的在于提供一种电池级镍盐，杂质含量低。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种电池级镍盐的制备方法，其包括：将加入有镍粉或镍豆的酸溶液升温至60-85℃，反应6-10h至酸度为0.5-1.5N时，加入碳酸镍或氢氧化镍，调节反应液的pH值为4-6时，反应结束，得到镍盐溶液。

在可选的实施方式中，所述酸溶液是由水和无机酸配制而成，所述酸溶液中H

在可选的实施方式中，所述镍粉或镍豆的加入量为所述无机酸理论消耗镍粉或镍豆量的1.5-2.5倍。

在可选的实施方式中，所述酸溶液与所述镍粉或镍豆的液固比为4-6:1ml/g。

在可选的实施方式中，所述无机酸包括浓硫酸、浓盐酸中的至少一种，优选为浓硫酸。

在可选的实施方式中，所述碳酸镍为高含硼的碳酸镍。

在可选的实施方式中，在调节所述反应液的pH值后，还包括将所述反应液过除硼树脂。

在可选的实施方式中，所述反应液通过所述除硼树脂时的流量速度为1.5-2.5BV/h，反洗时反洗液体通过所述除硼树脂的流量速度为1-2BV/h，反洗硫酸单量为1.5-2.5N，反洗体积为矿床体积4-6倍。

在可选的实施方式中，于不设挡板的反应容器内制备所述镍盐。

第二方面，本发明提供一种电池级镍盐，其是采用如前述实施方式任一项所述的电池级镍盐的制备方法制备而成。

本发明具有以下有益效果：

本申请提供的电池级镍盐的制备方法无需使用双氧水等辅料，降低成本，同时也可避免工业用双氧水中含有不易除去的杂质离子P等对产品质量造成影响。此外，本申请提供的制备方法反应温度较为温和，避免产生大量的氢气而导致的危险。同时实现碳酸镍利用，提高常温常压溶解镍粉或镍豆的安全性能。由上述方法制备获得的电池级镍盐杂质含量低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电池级镍盐的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供了一种电池级镍盐的制备方法，其包括如下步骤：

S1、配制酸溶液。

将水和无机酸于不设挡板的反应容器内配制成H

本申请的反应容器中不设挡板可以使反应速率大大增加。

S2、加入镍粉或镍豆进行反应。

向上述酸溶液中加入镍粉或镍豆，镍粉或镍豆的加入量为无机酸理论消耗镍粉或镍豆量的1.5-2.5倍。酸溶液与镍粉或镍豆的液固比为4-6:1ml/g。将加入有镍粉或镍豆的酸溶液升温至60-85℃，反应6-10h。

行业常规在进行镍粉或镍豆溶解时，反应容器都会设置挡板，而挡板会增大阻力，从而减弱掉流体的动力，而镍粉或镍豆本身比较重，在动力不足的情况下，无法跟随流体流动，从而会导致沉积，从而导致速率变慢，再加上其它反应条件不是最优解，所以需要加入双氧水来提高速率。

S3、调节pH值，得到镍盐溶液，镍盐溶液经蒸发结晶获得硫酸镍晶体。

当酸度为0.5-1.5N时，加入中和剂调节反应液的pH值为4-6。

应理解，酸度是指氢离子浓度。

优选地，本申请中选择碳酸镍或氢氧化镍作为中和剂来调节反应液的pH值，通过碳酸镍或氢氧化镍与酸发生中和反应能够快速消耗酸并生成镍盐，可以缩短反应时间。得到镍盐溶液，镍盐溶液经蒸发结晶获得硫酸镍晶体。

本申请中更优选采用碳酸镍调节反应液的pH值，具体到实际生产中，采用的是高含硼的碳酸镍，其是由电镀污泥中获得的，由于其含有较高含量的杂质硼，因此其成本较低，更具有生产应用价值。

进一步地，由于本申请选用的碳酸镍为低成本的高含硼的碳酸镍，因此在调节反应液的pH值后，还包括将反应液过除硼树脂(该除硼树脂的生产厂家为西安蓝晓科技新材料有限公司，型号为LSC-800)。反应液通过除硼树脂时的流量速度为1.5-2.5BV/h，反洗时反洗液体通过除硼树脂的流量速度为1-2BV/h，反洗硫酸单量为1.5-2.5N，反洗体积为矿床体积4-6倍。

由上述方法制备获得的电池级镍盐杂质含量低，并且无需使用双氧水等辅料，降低了成本，同时也避免了工业用双氧水中含有不易除去的杂质离子P等对产品质量造成影响。此外，本申请提供的制备方法反应温度较为温和，避免产生大量的氢气而导致的危险。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本申请实施例提供的电池级镍盐的制备方法的工艺流程图如图1所示。其中，使用的镍粉的化学元素含量如表1所示。碳酸镍的元素含量如表2所示。后续实施例所用的镍粉和碳酸镍的含量均参照表1和表2。

表1.镍粉的化学元素含量

表2.碳酸镍的元素含量

实施例1

本实施例提供了一种电池级镍盐的制备方法，其包括如下步骤：

向不设挡板的反应容器中加入2000mL水和228.26mL无机酸(98％的浓硫酸)配成H

本实施例得到硫酸镍溶液化验结果请参阅表3：

表3：实施例1获得的硫酸镍溶液化验结果

实施例2

向不设挡板的反应容器中加入4400mL水和600mL无机酸(98％的浓硫酸)配成H

本实施例得到硫酸镍溶液化验结果请参阅表4：

表4：实施例2获得的硫酸镍溶液化验结果

实施例3

向不设挡板的反应容器中加入4400mL水和570.65mL无机酸(98％的浓硫酸)配成H

本实施例得到硫酸镍溶液化验结果请参阅表5：

表5：实施例3获得的硫酸镍溶液化验结果

实施例4

其与实施例1的区别在于：将实施例1中的高含硼的碳酸镍替换为纯度为99.99％的碳酸镍，此时无需过除硼树脂。

本实施例中所用的碳酸镍的成分为NiCO

本实施例得到硫酸镍溶液化验结果请参阅表6：

表6：实施例4获得的硫酸镍溶液化验结果

实施例5

其与实施例1的区别在于：将实施例1中的高含硼的碳酸镍替换为氢氧化镍，此时无需过除硼树脂。

本实施例得到硫酸镍溶液化验结果请参阅表7：

表7：实施例5获得的硫酸镍溶液化验结果

对比例1

将实施例1中的温度调整为90℃。

将实施例1和对比例1进行对比，温度升高后，反应时间会缩短，但是会导致氢气产生过快，实验安全性欠佳。

对比例2

将实施例1中的温度调整为50℃。

将实施例1和对比例2进行对比，温度降低后，反应时间延长，不利于工业化生产。

对比例3

参照申请号为CN202011440523.X提供的电池级镍盐的制备方法的实施例1进行实验：

按照工艺流程，先量取4450mL水于反应容器中，在加入550mL98％的浓硫酸配成硫酸溶液，之后加热升温至90℃，并保持反应温度≥90℃，加入1200g镍粉，开启搅拌器搅拌，搅拌转速1000r/min，使容器底部无镍粉沉积，在反应三小时后测量酸度，计算出反应已经消耗镍粉300g，则向其中补充300g镍粉维持镍粉浓度与液固比，在过三小时后测量酸度，计算出又消耗镍粉200g，则向其中补充镍粉200g，维持镍粉浓度与液固比，提高反应速率，总反应时长15-16h溶液pH达到4左右，停止反应进行过滤，镍粉可返回反应槽继续使用，得到溶液硫酸镍浓度120g/L。

本实施例中：1、550mL酸理论溶解镍粉量为599g，加入1200g镍粉为理论溶解量的两倍；2、溶液总体积为5L，镍粉量为1.2kg，液固比为4:1；3、反应温度保持在90℃以上，以提高反应速率；4、在反应中会消耗镍粉，中途补加镍粉维持反应物中镍粉浓度与液固比提高反应速率；5、最终反应15-16h溶液pH达到4，合格。

将实施例1和对比例3进行比较可以发现，对比例3的温度较高，会导致氢气产生过快，实验安全性欠佳。同时由于对比例3的酸度降低后，需要不断添加镍粉以促进反应，操作麻烦，同时在尾端时反应时间会延长。对比例3需要维持反应温度≥90℃，而本申请中加入碳酸镍时对温度没有要求，可以极大的减少能耗。

对比例4

将实施例1中的碳酸镍采用现有技术中使用的工业双氧水进行调节pH至3-5。

将上述实施例1以及对比例4获得的电池级镍盐进行对比，可以发现，采用碳酸镍或者氢氧化镍在时间上具有很大优势，可缩短时间3-6h，同时在生产成本上每吨金属镍可节省双氧化水单耗700L，具有明显的优势，每吨可降低氢气25％，安全性能较好，如果是含硼高的碳酸镍，碳酸镍本身还可带来一些利润。

综上所述，本申请提供的电池级镍盐的制备方法不使用双氧水等辅料，降低成本，同时也避免了工业用双氧水中含有不易除去的杂质离子P等对产品质量造成影响。此外，本申请提供的制备方法反应温度较为温和，避免产生大量的氢气而导致的危险。同时实现高含硼碳酸镍利用，提高常温常压溶解镍粉或镍豆的安全性能。由上述方法制备获得的电池级镍盐杂质含量低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。