一种从废旧锂离子电池中回收与再生正极材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113314710A(43)申请公布日2021.08.27(21)申请号202110503254.5(22)申请日2021.05.10(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号(72)发明人朱佳欣郭光辉武婕程祥雨程煜堃(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/54(2006.01)H01M10/0525(2010.01)C22B7/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种从废旧锂离子电池中回收与再生正极材料的方法(57)摘要本发明提供了一种锂离子电池正极材料中重金属元素回收与正极材料再生方法。首先将废旧锂离子电池完全放电、拆解、煅烧、碱洗得到正极材料粉末；使用浸出剂浸出正极材料中的有价金属元素，得到富含有价金属的浸出液；加热蒸发浸出液中的氨并调节溶液的pH，得到氢氧化镍钴锰沉淀前驱体；将前驱体与适当过量的碳酸锂混合研磨，然后采用两段升温法煅烧合成三元正极材料。从浸出液中的蒸发出来的氨气可以使用硫酸吸收，生成铵盐，实现氨的再利用。本发明可实现三元正极材料循环利用，而且工艺简单，能有效降低生产成本，并且可实现氨的循环使用。CN113314710ACN113314710A权利要求书1/1页1.一种从废旧锂离子电池中回收有价金属元素与正极材料再生的工艺，其特征在于，包括以下步骤：1）将废旧锂离子电池放电拆解煅烧得到正极材料粉末；2）将正极材料粉末加入到浸取液中并于水热反应釜中进行高温浸出反应，过滤得到富含有价金属的浸出液，控制正极材料粉末与浸取液的比例为10‑20g/L；3）调节浸出液中的过渡金属元素的含量，然后于氮气气氛下加热浸出液，蒸发出溶液中的氨，并调节溶液pH为10.5‑11.2，得到前驱体；4）将前驱体与锂源混合后球磨均匀，然后煅烧即完成正极材料的再生。2.如权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属元素与正极材料再生的工艺，其特征在于，步骤2）中浸出反应温度为110‑160℃，反应时间为60‑90min，搅拌速度为300‑500rpm。3.如权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属元素与正极材料再生的工艺，其特征在于，步骤3）中蒸发浸出液中的氨所需温度在60‑95℃，蒸发时间在10‑20h。4.如权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属元素与正极材料再生的工艺，其特征在于，步骤3）中浸出液中氨的蒸发过程在氮气气氛下进行，浸出液的pH通过0.5‑1.2mol/L的氢氧化钠溶液调节。5.如权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属元素与正极材料再生的工艺，其特征在于，步骤4）中煅烧具体包括：先于430‑480℃下煅烧4‑6h，然后于760‑870℃下煅烧10‑15h。2CN113314710A说明书1/4页一种从废旧锂离子电池中回收与再生正极材料的方法技术领域[0001]本发明涉及废旧锂离子电池有价金属回收技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料有价金属回收与正极材料再生方法。背景技术[0002]随着新能源汽车的迅速发展，数量庞大的动力锂离子电池在报废之后的回收问题日益引起人们的关注。废旧锂离子电池中含有大量的重金属和有机化合物，若不经处理，会对水、土壤和空气造成严重破坏并危害人类健康安全。废旧三元锂离子电池中含有大量的有价金属，5～20%的钴、5～10%的镍、5～7%的锂、5～10%的其他金属，15%的有机化合物和7%的塑料，具有显著的经济价值。循环利用废旧锂离子电池、消除电池有害影响是动力锂离子电池应用领域可持续发展的必由之路。[0003]目前，针对废旧锂离子电池的主流回收方法侧重于正极材料有价金属元素的回收，主要包括干法回收、湿法回收等。回收的金属材料又可作为电池材料原料，重新投入到电池材料的生产过程中。在“报废电极材料→原材料→电极材料”的循环中，金属以不同的状态存在，在迁移过程会造成大量的能量浪费。早期的锂离子电池正极材料主要为LiCoO2，由于Co的回收价值高，且Li的回收意义重要，因此研究者回收金属元素的兴趣浓厚。然而随着三元材料LiNixCoyMn1‑x‑yO2的优势凸显和利用范围的扩大，这类材料的回收和循环利用也逐渐得到重视。目前对回收锂离子电池的研究以湿法酸浸居多。这种方法需要使用大量的酸和有机溶剂，提高了生产成本较高，而且回收过程会释放有毒有害气体。而且现有回收技术采用的固液比较低，不适合大规模生产。鉴于回收产物的特殊组分，可以将回收与合成相结合。利用废旧正极材料为原料回收并再生出新的正极材料，不仅可以避免回收阶段分离纯化的繁琐，而且能实现锂电池行业物质的闭环利用，降低正极材料的生产成