[發明專利]錳酸鋰電池正極材料回收方法

有效

• 申請號: 201310105266.8
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103219561A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 熊仁利;嚴新星;何霞;王平;黃春蓮;王梓丞
• 申請（專利權）人: 四川天齊鋰業股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;B09B3/00
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 柯海軍;武森濤

技術領域

本發明涉及錳酸鋰電池正極材料回收方法，屬于廢舊電池回收技術領域。

背景技術

鋰電池是20世紀90年代迅速發展起來的新一代二次電池，廣泛用于小型便攜式電子通訊產品和電動交通工具。傳統鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛酸電池受鋰電池銷售配套化影響，其手機和筆記本電腦鋰電池高端市場已被擠占，鋰電池需求量相應大幅增加。從1992年SONY公司開發出第一顆鋰電池至今，鋰電池能量也已大幅提升，鋰電池正極材料已經從單一的鈷酸鋰材料，發展到鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰等材料齊頭并進的階段，其中，錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一。

由于全世界經濟和城市交通的發展，引起了石油緊張和環境污染，國際上許多發達國家競相開發綠色能源技術，其中尤以電動車應用為代表的動力電源領域發展最為迅速。電動汽車要取代燃油汽車，動力電池是關鍵。由于傳統化學電池存在著儲存能量低、重量大、壽命短和不安全等因素，成為電動汽車產業化發展的瓶頸，電動汽車中的鋰電池的使用率正在明顯上升，鋰離子電池極可能將成為未來的主流技術路線，未來錳酸鋰行業還會有較大的發展空間。隨著電動汽車鋰離子電池的廣泛應用，將大量進入失效、回收階段。如何回收廢舊鋰離子電池和資源化循環利用已成為社會普遍關注的問題。為了資源循環利用和行業可持續發展的目的，應對其中有價金屬進行回收處理。

目前，已有關于錳酸鋰電池正極材料回收方法的相關報道，如：發明名稱為“一種自廢舊錳酸鋰電池正極材料中回收MnO₂的方法及其應用”，申請號為CN200910116656的專利申請公開了一種自廢舊錳酸鋰電池正極材料中回收MnO₂的方法，其首先將拆解得到的正極片經堿溶等預處理得到正極活性材料，然后以正極活性材料為原料,用0.25～10mol/L無機酸或常壓酸浸得到λ－MnO₂，或水熱酸浸得到α－／β－／γ－MnO₂。又如：發明名稱為“一種自廢舊錳酸鋰電池中回收有價金屬的方法”，申請號為CN201010141128的專利申請公開的方法采用有機溶劑對電池的活性物質進行浸泡剝離，直接得到潔凈的鋁、銅、鎳箔與隔膜；利用酸性溶液與電池電芯中的LiMn₂O₄反應，生成鋰與錳的可溶性鹽類；用NaOH溶液或氨水調整ｐＨ值至5～7，使溶液中的鐵離子、鋁離子、銅離子全部沉淀、過濾分離；再用ＮａＯＨ溶液或氨水調整ｐＨ值至10～12，經沉淀、過濾得到氫氧化錳固體與含鋰濾液；最后將氫氧化錳固體灼燒得到MnO₂，將含鋰濾液與碳酸鈉反應生成碳酸鋰，再經過濾，洗滌、干燥即得到純凈的碳酸鋰。上述兩種方法在一定程度上能夠實現錳酸鋰電池正極材料的回收，但是上述方法均采用濕法處理，產生的廢酸或廢堿易形成二次污染，另外，需根據工藝單獨設計處理工廠或車間，投資大，相當長時期內作為回收工廠原料的廢料也無法得到保證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種錳酸鋰電池正極材料回收方法。

本發明錳酸鋰電池正極材料回收方法，包括從錳酸鋰電池正極片中分離鋁箔步驟，其將錳酸鋰電池正極片于300～600℃加熱1～4h，然后分離鋁箔，得到錳酸鋰正極材料、導電劑和粘結劑的混合物。

其中，上述錳酸鋰電池正極材料回收方法，其分離鋁箔的分離方法可以采用機械分離或超聲波震蕩方法分離。

本發明方法通過極片采用特定溫度的熱處理的方式使鋁箔與正極材料分離，分離效果相較于直接粉碎篩分更佳，且后續步驟不需要再需采用化學方法除鋁，同時又避免了采用有機溶劑造成二次污染。

其中，作為優選的技術方案，本發明錳酸鋰電池正極材料回收方法優選包括如下步驟：

a、拆解廢舊錳酸鋰電池，取出正極片；

b、正極片于300～600℃加熱1～4h，然后分離鋁箔，得到錳酸鋰正極材料、導電劑和粘結劑的混合物；

c、混合物于1000～1200℃煅燒1～3h，然后造球；

d、造球后的混合物與碳質還原劑、硅石、石灰按重量比100:18～22:13～17:14～18混勻，然后電爐冶煉1～3h，得到錳硅合金和爐渣；

e、爐渣酸浸得到含鋰溶液，再加入碳酸鈉溶液沉淀，過濾，得到碳酸鋰。

其中，上述d步驟中所述的碳質還原劑可以為常規的碳質還原劑，如：木炭、石油焦、煙煤、藍炭、焦炭中至少一種。

進一步的，上述e步驟中酸浸所用酸可以為鹽酸或硫酸。酸的濃度和用量可以根據具體需要進行調節，達到浸出目的即可。