专利名称：一种利用失效镍氢电池制备储氢合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种镍氢电池材料的制备方法，特别涉及负极活性材料储氢合金粉的制备方法。
背景技术：
目前制备储氢合金粉有很多工艺和方法，但基本都是采用的按化学配比来选用所需稀土和镍、钴等金属在高温下熔炼而制得，稀土来源为从矿石中提炼而制得的原料稀土。而在制备当中需要按照合金粉比例来从不同稀土元素中选取相应的稀土元素原料稀土，以满足储氢合金粉的要求。这种常规的制备方法需要使用大量的不可再生的稀土矿资源。发明内容
本发明旨在提供一种可有效节约稀土矿资源的储氢合金材料的制备方法。本发明通过以下方案实现:
一种储氢合金材料的制备方法，包括以下步骤:
1、以失效镍氢电池为原料，将电池的剩余电量放完后，拆解电池并分选出电芯和电池其它部件,并将电芯破碎成粉体,其中电芯包括正极、负极和隔膜等,其它部件主要指电池的外壳；
I1、将第I步得到的电芯固体粉体加至由酸和氧化剂组成的混合水溶液体系中反应，保持反应在动态体系中进行，直至体系的PH值至0.1 5停止，再对反应后的体系进行固液分离；一般采用搅拌的方式使反应体系处于动态中，搅拌轴旋转速度一般< IOOOr/min0
II1、取第II步固液分离后的溶液，向其中加入碱金属硫酸盐，保持反应体系的PH值0.1 4，每升溶液加入30 IOOg的碱金属硫酸盐固体，反应后，固液分离，取分离后的固体物；反应体系温度宜选择50 100°C ;
IV、取第III步所得的固体物于300 1200°C条件下高温焙烧，再对焙烧后的固体熔盐电解得到了特定混合稀土金属固体；熔盐电解法可采用现有的工艺方法实现。这种特定混合稀土金属固体为包含了各种稀土元素组成的金属，并且其中稀土元素的种类和各元素的质量比与所制备的储氢合金对稀土原料的要求基本相当。
V、将熔盐电解后制得的特定混合稀土固体置于耐高温容器内，按镍氢电池负极活性材料——储氢合金的化学构成，再向其中补入相应缺失的金属，金属镍为必须补入之金属，其余的金属，某特定种类的稀土、金属钴等，则依据需要来补入，再于保护气氛(一般为氩气)环境中进行高温熔炼，其熔炼条件与目前常规的储氢合金制备工艺中的由混合金属高温熔炼成储氢合金的步骤中的条件相同，急速冷却后得到储氢合金。
考虑环保需要，减少二氧化硫的废气排放，在所述第III步的固液分离后，将分离后的固体物优选先做如下处理:用酸溶解后再向溶液中加入碳酸盐或草酸盐，反应完成后再固液分离，经以上处理后制得的固体 物转入所述第IV步。
为提高效率，所述第II步中，每千克电芯固体粉体加入5 30L的混合水溶液，且混合水溶液中[H+]:1 5mol/L，氧化剂按照每千克电芯粉对应4 20mol氧化电子的比例，氧化剂优选氧化性能较强的过氧化氢、碱金属次氯酸盐或碱金属氯酸盐。
与现有技术相比，本发明直接是利用失效镍氢电池，经过电池回收处理后得到了制备镍氢电池负极活性材料——储氢合金的稀土原料来源。一方面基本不需要稀土矿来提供生产用原料，大大节约了自然资源；其二，失效镍氢电池得到了有效的回收处理，不仅可回收其中的镍金属，而且其中的稀土资源也得到了合理利用，也为这种形态的稀土资源找至IJ 了合适的利用途径；其三，采用本发明经四步得到的稀土原料由于来源于镍氢电池，因此其构成比例、材料自身已具有的晶形特征等较来源于稀土矿的原料更符合镍氢电池用储氢合金粉材料对稀土原料的要求。
具体实施方式
实施例1
一种储氢合金材料的制备方法，按以下步骤进行:
1、取一定数量的失效镍氢电池浸泡于清水中I小时以上，待电池中的的剩余电量放完后，取出干燥；之后利用切割机将电池拆解，分选出电芯和外壳；再将电芯破碎成粉体。
I1、将第I步处理得到的电芯固体粉体加至由硫酸和氧化剂次氯酸钠组成的混合水溶液体系中，搅拌体体系，保持搅拌轴旋转速度一般500r/min，反应温度为50°C ;每千克电芯固体粉体加入25L的混合水溶液，且混合水溶液中[H+]为3mol/L，次氯酸钠则按照每千克电芯粉对应5mol氧化电子的比例确定加入量。至体系的pH值2时停止反应；之后再对反应后的体系进行固液分离。
II1、取第II步固液分离后的溶液，向其中加入硫酸钠，每升溶液加入硫酸钠固体35g,保持反应体系的pH值在0.1 4之间，反应温度在50°C,反应后再固液分尚，取分尚后的固体物。
IV、取第III步所得的固体物于1100°c条件下高温焙烧，再对焙烧后的固体采用常规熔盐电解法，制得特定混合稀土金属固体；这种特定混合稀土金属固体为包含了各种稀土元素组成的金属，并且其中稀土元素的种类和各元素的质量比与所制备的储氢合金对稀土原料的要求基本相当(铈:30%、镧60%、镨4%、`钕6%)。
V、将熔盐电解后制得的特定混合稀土固体置于坩埚内，按镍氢电池负极活性材料—储氢合金的化学构成，向其中补入金属镍，再于IS气气氛环境中进行高温熔炼，急速冷却后得到储氢合金。
实施例2
1、取一定数量的失效镍氢电池浸泡于清水中3小时以上，待电池中的剩余电量放完后，取出干燥；之后利用切割机将电池拆解，分选出电芯和外壳；再将电芯破碎成粉体。
I1、将第I步处理得到的电芯固体粉体加至由硫酸和氧化剂过氧化氢组成的混合水溶液体系中，搅拌体体系，保持搅拌轴旋转速度一般8000r/min，反应温度为80°C;每千克电芯固体粉体加入5L的混合水溶液，且混合水溶液中[H+]为lmol/L，次氯酸钠则按照每千克电芯粉对应20mol氧化电子的比例确定加入量。至体系的pH值2停止反应；之后再对反应后的体系进行固液分离。
II1、取第II步固液分离后的溶液，向其中加入硫酸钾，每升溶液加入98g硫酸钾，保持反应体系的pH值在0.1 4之间，反应温度在80°C,反应后再固液分尚，取分尚后的固体物。将分离后的固体物用盐酸溶解后再向溶液中加入碳酸钠，反应完成后再固液分离。
IV、取第III步所得的固体物于400°C条件下高温焙烧，再对焙烧后的固体采用常规熔盐电解法，制得特定混合稀土金属固体；这种特定混合稀土金属固体为包含了各种稀土元素组成的金属，并且其中稀土元素的种类和各元素的质量比与所制备的储氢合金对稀土原料的要求基本相当(铈:30%、镧60%、镨4%、钕6%)。
V、将熔盐电解后制得的特定混合稀土固体置于坩埚内，按镍氢电池负极活性材料—储氢合金的化学构成，向其中补入金属镍，再于IS气气氛环境中进行高温熔炼，急速冷却后得到储氢合金。·
权利要求
1.一种储氢合金原料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤， 1.以失效镍氢电池为原料，将电池剩余电量放完后，拆解电池并分选出电芯和电池其它部件，并将电芯破碎成粉体； I1、将第I步得到的电芯固体粉体加至由酸和氧化剂组成的混合水溶液体系中反应，保持反应在动态体系中进行，直至体系的PH值至0.1 5停止，再对反应后的体系进行固液分离； II1、取第II步固液分离后的溶液，向其中加入碱金属硫酸盐，保持反应体系的pH值0.1 4，反应后，固液分离，取分离后的固体物； IV、取第III步所得的固体物于300 1200°C条件下高温焙烧，再对焙烧后的固体熔盐电解得到特定混合稀土金属固体； V、将熔盐电解后制得的特定混合稀土固体置于耐高温容器内，按储氢合金化学构成，再向其中补入相应缺失的金属，于保护气氛环境中进行熔炼，急速冷却后得到储氢合金。
2.如权利要求1所述的一种储氢合金原料的制备方法，其特征在于:在所述第III步的固液分离后，将分离后的固体物做如下处理:用酸溶解后再向溶液中加入碳酸盐或草酸盐，反应完成后再固液分离，将制得的固体物转入所述IV步。
3.如权利要求1或2所述的一种储氢合金原料的制备方法，其特征在于:所述第II步中，每千克电芯固体粉体加入5 30L的混合水溶液，且混合水溶液中[H+]:1 5mol/L，氧化剂按照每千克电芯粉对应4 20mol氧化电子的比例。
4.如权利要求3所述的一种储氢合金原料的制备方法，其特征在于:氧化剂优选过氧化氢、碱金属次氯酸盐或碱金属 氯酸盐。
全文摘要
本发明提供了一种储氢合金原料的制备方法，将拆解后的失效镍氢电池的电芯于由酸和氧化剂组成的混合溶液中溶解后，向其中加入碱金属的硫酸盐，取反应分离后的固体高温处理，之后再补入缺失金属再高温溶炼，经急速冷却后得到储氢合金材料。本发明一方面基本不需要稀土矿来提供生产用原料，大大节约了自然资源；另一方面失效镍氢电池得到了有效的回收处理，并且将其中的稀土资源也得到了合理利用；另一方面采用本发明制备得到的材料更符合镍氢电池用储氢合金粉材料对稀土原料的要求。
文档编号C22C19/03GK103146957SQ201310052518
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月18日 优先权日2013年2月18日
发明者蒋庆来, 杨先锋, 齐士博, 王一乔, 石建珍, 钟发平 申请人:先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司