[發(fā)明專利]一種由廢舊動力電池定向循環(huán)制備鎳鈷錳酸鋰的方法

有效

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• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102881895A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 歐彥楠;李長東;余海軍
• 申請（專利權）人: 佛山市邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普循環(huán)科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發(fā)明涉及一種由廢舊動力電池定向循環(huán)制備鎳鈷錳酸鋰的方法。

背景技術

隨著電動汽車產業(yè)和數(shù)碼產品行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對電池的需求日益增加，動力電池應運而生。國家正在推出許多政策鼓勵動力電池的研究，可以預測，在不久的將來，會生產出大量動力電池。然而，電池都有一定期限的使用壽命，當電池使用壽命終止后，會進入報廢階段，以目前動力電池的數(shù)量可以預計將產生大量廢舊動力電池。由于動力電池含有大量重金屬元素，不僅對水土環(huán)境有害，而且具有豐富的金屬資源開發(fā)價值，所以不宜當成普通生活垃圾進行處理，最佳的處理方式是定向循環(huán)資源化利用。

定向循環(huán)資源化利用，是指在一種產品報廢后，將這種產品經過合理的分解和重組，制成與原產品性能相同或相近的同類產品的一種回收利用過程。動力電池的定向循環(huán)資源化利用，是指在動力電池報廢后，將動力電池材料經過元素分解，按一定配方，制備成新的動力電池材料。

鎳鈷錳酸鋰電池材料一般采用加熱沉淀法或高溫固相法制備，控制材料粒徑一方面采用后期粉碎、篩分的方法，但該粒徑控制方法受到粉碎技術和篩分技術的限制；另一方面，在制備過程中，控制沉淀劑添加速度、攪拌速度和升溫速度，以調控晶體成核生長速度，最終調控材料粒徑，但該控制方法缺乏針對性，且反應體系中局部條件存在差異。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有的鎳鈷錳酸鋰電池材料制備方法中材料的粒徑難以控制的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種由廢舊動力電池定向循環(huán)制備鎳鈷錳酸鋰的方法，該方法是在加熱沉淀法的基礎上進行改進，通過插入多層基底作沉積面以沉積鎳鈷錳等元素，專門針對晶體成核的基底增加控制的條件，且多層基底均勻分布在反應容器中，局部差異小，因此可以有效調控電池材料的粒徑，解決現(xiàn)有技術中控制電池材料粒度分布的難題。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種由廢舊動力電池定向循環(huán)制備鎳鈷錳酸鋰的方法，包括以下步驟：

（1）將廢舊的鎳鈷錳酸鋰動力電池拆解，取出正極片；

（2）將正極片粉碎、熱解（即加熱）、篩分，篩上物為鋁箔，篩下物主要是鎳鈷錳酸鋰正極材料粉末和乙炔黑；

（3）將篩下物溶于酸液中，不溶物為乙炔黑，過濾，得到的濾液為含有鎳、鈷、錳、鋰的混合溶液；

（4）向步驟（3）的混合溶液中加入鎳鹽、鈷鹽、錳鹽，使鎳、鈷、錳元素的摩爾比為(1-3):(1-2):1，然后再加入氨水；

（5）向步驟（4）的混合溶液中垂直插入若干塊基底，加熱至85-90℃靜置1h，再調整基底間距，恒溫靜置12-14h，在基底上沉積一層鎳鈷錳氫氧化物，此時余液為含有鋰離子的溶液；

（6）取出基底，置于水中，超聲振蕩后，鎳鈷錳氫氧化物脫離基底，得到懸濁液；

（7）將懸濁液過濾，將沉淀物干燥，得到鎳鈷錳氫氧化物粉末；

（8）向步驟（5）的余液中加入碳酸鈉，碳酸鈉的質量與溶液中鋰的摩爾量之比為(53-60g):1mol，攪拌1h，沉淀，過濾，干燥，得到碳酸鋰粉末；

（9）往鎳鈷錳氫氧化物粉末中加入碳酸鋰，使鎳鈷錳氫氧化物與碳酸鋰的質量比為(2.5-5):1，混合均勻，置于250℃下煅燒4h，再升溫至600-700℃，煅燒10-12h，得到鎳鈷錳酸鋰；

步驟（1）的具體操作是：先將廢舊的鎳鈷錳酸鋰動力電池進行模組分離，拆除動力電池組的外殼，分離得到電池模塊；切割電池模塊的外殼，取出電池單體；將動力電池單體拆解，取出正極片；

步驟（4）所述的鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳或硝酸鎳中的一種，鈷鹽為硫酸鈷、氯化鈷或硝酸鈷中的一種，錳鹽為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種；

步驟（4）所述氨水的密度為0.90g/cm³，氨水的加入量與溶液中金屬元素總摩爾量之比為(50-60)mL:1mol；

步驟（5）所述的基底為硅片或導電玻璃，基底間的起始間距為0.5-1cm，調整后的間距為2-4cm。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：

1、本發(fā)明從廢舊動力電池正極材料中回收鎳、鈷、錳元素合成鎳鈷錳氫氧化物作為前驅體，再回收鋰合成碳酸鋰，最后將鎳鈷錳氫氧化物和碳酸鋰合成新的鎳鈷錳酸鋰正極材料，本發(fā)明能將廢舊動力電池正極材料中的主要金屬元素回收利用，定向循環(huán)合成與原產品性能相同的再生產品，實現(xiàn)多種金屬的資源化利用。

2、本發(fā)明合成鎳鈷錳酸鋰的步驟中，所用基底的間距小，鎳、鈷、錳離子的擴散速度慢，因此，晶核在基底上成核較小，分布均勻，使晶體生長不易團聚，尺寸精細。