[發明專利]一種鋰離子電池正極廢片活性物質的再生工藝

無效

• 申請號: 201310647489.7
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103633393A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王曉兵;趙曉華;楊林;婁向東;梁慧君;劉昭;王圓圓;余文延;李忠奇
• 申請（專利權）人: 河南師范大學;新鄉市奇鑫電源材料有限責任公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明涉及二次電池正極制備過程中產生的正極廢片上活性物質的回收再利用技術領域，具體涉及一種鋰離子電池正極廢片活性物質的再生工藝。

背景技術

二次電池作為電能這一清潔能源存儲的重要裝置，直接關系到電能的有效利用和作用效果，因此，對二次電池性能的提升，一直是研究的熱點，到20世紀90年代，隨著鋰離子電池的問世，其高的工作電壓，長的循環壽命，好的安全性等突出優點越來越受到人們的青睞。目前，商品二次電池的正極材料以LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂和LiCo_xNi_yMn_zO₂（x+y+z=1）研究較多，由于Li、Ni、Co、Mn等金屬資源有限，尤其Co屬于貴金屬，且其原生礦中的含量很低，開展從鋰離子廢舊電池中回收有用金屬資源或再生正極材料的研究正逐漸成為電池回收技術研究的熱點。

隨著二次電池用量的持續增長，在二次電池生產過程中產生的正極邊角廢料及殘片也越來越多。據估算，正極材料在生產中將有1%-5%被消耗到正極廢片中，多數企業對這些正極邊角料及殘片僅以低價處理給相關單位或采用酸堿處理得到鈷鹽或鋰鹽等，這些處理正極廢片的方式損失了大量昂貴的正極材料，對于二次電池生產企業來說不僅受到了很大的經濟損失，而且還會造成大量的資源浪費和污染環境。

目前，人們對二次電池正極材料的回收利用的主要方法有濕法和干法工藝。干法工藝主要包括機械粉碎，球磨和超聲脫離等，濕法處理廢舊電池的工藝研究起步很早，主要是對預處理后的電極材料，先用化學試劑將正極材料中的金屬離子浸出，然后用電沉積、化學沉淀、萃取、鹽析等方法分離各金屬離子。這些工藝主要包括電沉積法、化學沉淀法、溶劑萃取法、酸浸-鹽析法、生物冶金工藝等。就酸浸體系來說，其目的主要是通過所使用的酸與正極材料的金屬氧化物反應，生成對應酸的金屬離子鹽，再重新對金屬離子提純分離，沉淀造粒，而后再進行加鋰煅燒。同時，在酸浸前常需破碎，酸浸過程中還需要加入雙氧水輔助氧化，使這一工藝流程在回收正極廢片活性組分時顯得工藝流程復雜，回收利用成本較高且具有較大的二次污染。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種鋰離子電池正極廢片活性物質的再生工藝，它是從鋰離子電池正極片制備過程中產生的邊角料或殘片中回收正極活性物質的工藝，適用于任何一種以鋁箔為基體的正極廢片活性物質的再生處理。

本發明的技術方案為：一種鋰離子電池正極廢片活性物質的再生工藝，其特征在于主要包括以下步驟：（1）將剝離劑以噴淋、淋洗、浸漬或浸泡的方式與正極廢片接觸，并在-10-120℃保持0.1-36h，其中剝離劑為質量濃度為30%-90%的硫酸溶液或者硫酸的乙醇溶液或者硫酸的乙二醇溶液或者硫酸與乙醇和乙二醇的混合溶液；（2）篩分或揀出鋁箔片，將含有活性物質的剝離劑混合物過濾或離心，洗滌，分離出固體活性物質和液體剝離劑；（3）將步驟（2）得到的固體活性物質于40-250℃干燥，在干燥后的固體活性物質中加入鋰源，混合均勻后三步煅燒；（4）煅燒后使爐溫自然冷卻收集固體物質即為再生的正極活性物質。

本發明所述的步驟（1）中硫酸的乙醇溶液、硫酸的乙二醇溶液和硫酸與乙醇和乙二醇的混合溶液中硫酸的質量濃度為10%-90%；所述的步驟（2）中洗滌的洗滌劑為水、無水乙醇、丙酮或N-甲級吡咯烷酮一種或多種，所述的液體剝離劑可以循環使用；所述的步驟（3）中的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰或乙酸鋰中的一種或多種，三步煅燒的具體溫度和時間分別為：第一步250-500℃，0.5-5h，第二步400-750℃，1-10h，第三步600-1200℃，3-24h。

本發明的有益效果為：（1）整個生產過程工藝簡單，生產成本低，經濟效益顯著；（2）該方法回收再生的正極材料與制造鋰離子電池的正極所用材料具有相同的結構、形貌和組成，電化學性能穩定；（3）該方法可使正極邊角料及殘片中的活性物質最大程度得到再利用；（4）使電池廠家避免了不必要的經濟損失；（5）不會對環境造成二次污染；（6）去除掉的鋁箔可以有效回收。

附圖說明

圖1是本發明實施例1再生的正極材料的掃描電鏡圖，圖2是本發明實施例1再生的正極材料的XRD圖譜。

具體實施方式