一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115821033A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211586598.8C25C1/10(2006.01)(22)申请日2022.12.09C25C7/06(2006.01)H01M10/54(2006.01)(71)申请人西安西热锅炉环保工程有限公司地址710054陕西省西安市雁塔区雁翔路99号博源科技广场A座申请人西安交通大学(72)发明人邹小刚梁志远刘孟顺周飞牛国平赵钦新李文锋(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师张宇鸽(51)Int.Cl.C22B1/00(2006.01)C25C1/02(2006.01)C25C1/08(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂及方法(57)摘要本发明公开了一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂及方法，包括如下步骤：步骤1，制备低共熔溶剂；步骤2：确定低共熔溶剂结晶温度；步骤3：超声波微波协同辅助低共熔溶剂溶解锂离子电池正极材料；将正极材料与低共熔溶剂混合在反应容器中，在超声波微波协同加热装置中加热分散至完全溶解得到电解混合物；步骤4；电解回收重金属；将电解混合物进行电解，将除锂离子外的重金属离子以氢氧化物的形式沉积，煅烧后得到合成锂离子电池正极材料所需的金属氧化物；继续通电锂离子以金属单质的形式沉淀于工作电极得到锂单质。该方法利用超声波微波协同加热效应，回收工艺时间短，萃取效率高，对环境无二次污染，具备大规模工业应用前景。CN115821033ACN115821033A权利要求书1/1页1.一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂，其特征在于，由氢键受体和氢键供体反应制得，所述氢键受体采用氯化胆碱或甜菜碱，氢键供体采用多元醇、羧酸、尿素和甘油中的一种或多种，氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:(1～2)。2.根据权利要求1所述的一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂，其特征在于，氢键受体和氢键供体反应时，在(60～80)℃下加热搅拌(0.5～1)h，得到所述用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂。3.一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，包括如下过程：将锂离子电池正极材料与权利要求1或2所述的低共熔溶剂混合，并采用超声波微波协同作用下加热分散，直至锂离子电池正极材料完全溶解，得到电解混合物；对所述电解混合物进行电解，电解混合物中除锂离子外的重金属离子以氢氧化物的形式依次沉积于工作电极，依次过滤沉积的氢氧化物沉淀，将氢氧化物沉淀煅烧后得到合成锂离子电池正极材料所需的金属氧化物；继续进行电解，锂离子以银白色的金属单质的形式沉淀于工作电极，之后过滤得到锂单质。4.根据权利要求3所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，锂离子电池正极材料与低共熔溶剂的液固比为(20～60):1。5.根据权利要求3所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述采用超声波微波协同作用下加热分散过程中，加热温度大于低共熔溶剂的结晶温度。6.根据权利要求5所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，低共熔溶剂的结晶温度的确定过程如下：以(1～3)℃/min的冷却速度冷却低共熔溶剂直至透明溶液中出现沉淀物，此时的温度为低共熔溶剂的结晶温度；所述低共熔溶剂的结晶温度为0～40℃，采用超声波微波协同作用下加热分散过程中的加热温度为(50～180)℃。7.根据权利要求3所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述采用超声波微波协同作用下加热分散过程中，微波加热功率为(500～1800)W，超声功率为2～10kW。8.根据权利要求3所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，锂离子正极材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及层状镍钴锰(铝)酸锂复合材料中的任一种或多种的混合物。9.根据权利要求8所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，氢氧化物的沉积顺序依次为绿色的氢氧化镍、红色的氢氧化钴和浅桃红色的氢氧化锰。10.根据权利要求3所述的一种用于回收锂电池正极材料的方法，其特征在于，对所述电解混合物进行电解时，电解池中放置三电极构成闭合回路，银作参比电极采用银制成，工作电极和反电极均采用不锈钢制成，在电解池中在工作电极周围放置氯离子隔膜，防止氯离子向正极移动而被氧化为氯气。2CN115821033A说明书1/6页一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂及方法技术领域[0001]本发明属于材料化学技术领域，涉及锂离子电池中关键金属的回收方法，具体为一种用于回收锂电池正极材料的低共熔溶剂及方法。背景技术[0002]根据高新技术产业研究院报告显示，预计2025年报废动力电池总量为137.4GWh，梯级利