[發明專利]從廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體回收過渡金屬的方法

有效

• 申請號: 201310175586.0
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103259063A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 晁鋒剛;賈廷慶;李志林
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種從廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體回收過渡金屬的方法。?

背景技術

自90年代鋰離子電池商品化以來，鋰離子電池由于具有能量密度高、質量輕、電壓高、使用壽命長及易于小型化、微型化等方面的優勢，迅速被應用于手機、筆記本電腦和數碼照相機等通訊和便攜式數碼產品等領域中。近年來，各國紛紛研發鋰離子電池電動車等電動車，以緩解石油等能源危機和減少環境污染，鋰離子電池因此開始進入動力電池領域，發展勢頭更加迅猛。隨著鋰離子電池的快速發展，出于成本和使用性能等多方面的需要考慮，鋰離子電池正極材料也從單一的鈷酸鋰、錳酸鋰向鎳鈷酸鋰或鎳錳酸鋰二元材料、鎳鈷錳酸鋰三元材料以及對以上材料摻雜改性得到的多元材料的方向發展。由于鋰離子電池的需求使用量較大，產生的廢舊鋰離子電池量也較大，再加上鈷、錳和鎳等過渡金屬都是比較稀少的資源，因此，對廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體進行回收處理具有重要意義，不但能使得正極或前驅體中鎳、鈷和錳等過渡金屬能得到回收利用，而且能避免這些金屬對環境造成污染。?

目前，處理廢舊的鋰離子電池正極材料或其前驅體的方法有很多，如申請號為200810178835.0的中國專利文獻公開了一種從含有Co、Ni、Mn的鋰電池渣中回收有價金屬的方法，該方法通過將含有Co、Ni及Mn的Li酸金屬鹽的鋰電池渣在250g/L以上的濃度的鹽酸溶液中混合攪拌，分別使Co、Ni和Mn以98～100%的浸出率浸出，對于浸出液，通過D2EHPA萃取劑在pH=2～3溶劑萃取Mn，接著，通過PC88A萃取劑在pH=4～5溶劑萃取Co，接著，通過PC88A萃取?劑在pH=6～7溶劑萃取Ni，最后回收水溶液中的Li。?

上述方法采用鹽酸，在攪拌的條件下，使含有Co、Ni及Mn的Li酸金屬鹽的鋰電池渣在酸性條件下溶解，然后在萃取除雜后再回收利用Co、Ni和Mn等金屬。但是，上述方法不但在操作過程中有氯氣和氯化氫氣體揮發，環境污染大，操作環境差、勞動條件惡劣，而且得到的鎳鈷錳氯化鹽在重新制備成多元材料時，由于氯離子對不銹鋼設備腐蝕嚴重，因此需要采用塑料設備，操作繁雜，同時氯根殘留較多且不易去除，會影響燒結，進而對多元材料的性能產生不利影響。?

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供一種從廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體回收過渡金屬的方法，該方法環境污染較小，勞動條件良好。?

本發明提供一種從廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體回收過渡金屬的方法，包括以下步驟：?

a）將廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體與水以及濃硫酸混合，得到混合液，所述濃硫酸在混合液中的濃度為5mol/L～8.5mol/L；?

b）將所述步驟a）得到的混合液升溫至95℃～100℃，然后與水合肼、三乙醇胺和多元醇中任一種混合后進行反應，得到含Co和Mn中至少一種的過渡金屬離子的溶液。?

優選的，在所述步驟a）之前，還包括：?

將廢舊的含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料或其前驅體依次采用稀硫酸、水洗滌。?

優選的，所述步驟b）中進行反應后，加入堿調節pH為4～6。?

優選的，所述步驟b）中調節pH為4～6后，采用微濾膜過濾，收集濾液。?

優選的，所述步驟a）中，所述濃硫酸的濃度為95%～98%，所述水與濃硫酸的體積比為1L：（300mL～450mL）。?

優選的，所述步驟a）中，所述廢舊的含Co和Mn中至少一種的?鋰離子電池正極材料或其前驅體的粒徑在200μm以下。?

優選的，所述步驟a）中，所述含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料具有式（I）所示的原子比：?

Li_1+δNi_xCo_yMn_zM_1-x-y-zO₂??（I）；?

其中，M為摻雜金屬元素，0≤1-x-y-z＜1；0≤δ＜0.1；0≤x＜1；0≤y≤1，0≤z＜1，y和z不同時為0。?

優選的，所述步驟a）中，所述含Co和Mn中至少一種的鋰離子電池正極材料前驅體具有式（II）或式（III）所示的原子比：?