科技成果登记公示——黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池

成果名称：	黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池
登记日期：	2020-05-06
完成单位：	广东佳纳能源科技有限公司
完成人员：	陈耀,吴理觉,文定强,郭欢,高琦
研究起止日期：	2018-11-26至2019-05-31
主要应用行业：	制造业
高新技术领域：	新材料
评价单位：	国家知识产权局
评价日期：	2019-06-27
成果简介：	一、课题来源与背景在钴镍的湿法冶炼中，铁是需要除去的杂质，目前广泛采用生成过滤性能良好的黄钠铁矾除铁工艺。但是当铁含量较高时，采用此工艺除铁过程中会有部分的氢氧化铁沉淀生成，这种沉淀具有胶体的吸附性质，容易对溶液中的金属离子产生吸附作用。因此，钴镍湿法冶炼除铁产生的黄钠铁矾渣中含有一定量的钴、镍、铜、锰、铅等有色金属，从而造成有色金属的损失。另外，大量的黄钠铁矾渣长期堆放后，不仅占用土地和浪费资源，而且其中的重金属会在自然条件下发生化学变化，对环境造成严重的污染。针对这些问题，黄钠铁矾渣的资源化开发和利用备受关注。目前，对于黄钠铁矾渣的处理主要有两个方向：一、将黄钠铁矾渣作为建筑材料的原料，通过添加其他原料制成砖等建筑材料；二、通过焙烧、电解等工艺分别回收其中的有价金属，或者制备各种金属盐或氧化物等产品。上述方法可在一定程度上处理和利用黄钠铁矾渣，解决渣堆存带来的问题，但是所涉及的工艺流程较为复杂，生产成本高，且不能对黄钠铁矾渣中的各种成分进行有效利用。二、技术原理及性能指标本发明提供了一种黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池，涉及黄钠铁矾渣处理技术领域。该处理方法首先将粉碎的黄钠铁矾渣进行超声处理后制成浸出液和浸出渣，根据所含有价金属的种类以及含量不同，将浸出液经过锰和氟化锰两次净化处理制成含镍、钴和锰的净化液，含镍、钴和锰的净化液可作为多种物质的原料广泛应用于各领域，优选为含镍、钴和锰的净化液作为三元前驱体的反应原料从而应用于锂离子电池领域；该黄钠铁矾渣的处理方法可以将浸出液中的有价金属进行充分回收利用，其工艺流程简单，易于操作，生产成本低，适合于工业化量产。本发明还提供了一种三元前驱体、电池级磷酸铁或锂离子电池。技术指标：（1）杂质含量：Cu≤0.005%，Fe、Na≤0.015%，Ca、Mg≤0.015%，Si≤0.03%、≤0.5%（2）振实密度≥1.5g/cm³。三、技术的创造性与先进性与现有技术相比，本发明提供的黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池具有以下优势： (1)本发明提供了一种黄钠铁矾渣的处理方法，首先将粉碎的黄钠铁矾渣进行超声处理后制成浸出液和浸出渣，根据所含有价金属的种类以及含量不同，将浸出液经过锰和氟化锰两次净化处理制成含镍、钴和锰的净化液，该含镍、钴和锰的净化液可作为多种物质的原料广泛应用于各领域，优选为含镍、钴和锰的净化液作为三元前驱体的反应原料从而应用于锂离子电池领域；该黄钠铁矾渣的处理方法可以将浸出液中的有价金属进行充分回收利用，其工艺流程简单，易于操作，生产成本低，适合于工业化量产。（2）本发明提供了一种三元前驱体，通过上述黄钠铁矾渣的处理方法制得。该三元前驱体在具有比能量大、单体工作电压高、工作温度范围宽、循环寿命长、自放电小、对环境污染小等优点的同时，还具有较低的生产成本，适合于工业化生产，在便携式电器和电动汽车等领域有着广阔的应用前景。四、技术的成熟程度，适用范围和安全性三元前驱体为镍钴锰氢氧化物，化学式为NixCoyMnz (OH)2，其正是以镍源、钴源和锰源为原料，镍、钴和锰的比例(x:y:z)则根据实际需要调整。采用黄钠铁矾渣的处理方法制得的含镍、钴和锰的净化液主要含镍、钴和锰等金属离子，故可将其作为三元前驱体的原料。由于含镍、钴和锰的净化液中镍、钴和锰金属离子的含量可能较低，或者镍、钴和锰三种金属离子之间的配比可能不符合三元前驱体中x、y、z的要求，故需要添加一定量的镍源、钴源、锰源与含镍、钴和锰的净化液混合，再进行共沉淀反应，制备得到三元前驱体。通过“黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池”该专利的研究及产业化应用，制备的三元前驱体适合于工业化生产，在便携式电器和电动汽车等领域有着广阔的应用前景，公司建设一条年产4000吨三元前驱体生产线，该专利的实施，大大减少能耗，节约用电，采用自动化生产减少人工操作，提高产品生产安全性。五、应用情况及存在问题公司建有一条年产4000吨三元前驱体生产线，项目实施期间，三元前驱体销售收入74198.71万元，净利润9456.54万元，上缴税金1475.98万元。本项目制备得到三元前驱体符合国家新能源产业政策的发展方向，提升了锂离子电池和汽车行业的配套产品生产能力，具有较好的社会效益。市场广阔，符合国家政策和产业导向，满足广东佳纳能源科技有限公司发展需求，带动国内相关配套材料产业的发展，形成新的锂离子电池材料产业生态链，为社会经济的发展增加动力，具有较好发展空间，对区域经济发展具有推动作用，促进行业整体发展，具有积极的经济意义。实现该项目三元前驱体产业化后，不仅可以增加企业自身经济效益，还能拉动周围产业发展，增加政府财政收入，解决社会劳动力就业等一些影响深远的社会问题，本项目建成后预计可提供150多个就业岗位。该技术应用存在沉淀耗时相对较长的问题。六、历年获奖情况本技术成果共申请发明专利1项并获得授权。