[發明專利]從鈷酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收鈷鋰金屬的方法

有效

• 申請號: 201410833979.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104466292A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 陳懷敬;王大輝;文豪;趙午祥;曹勝強;黃允文
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

1.從鈷酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收鈷鋰金屬的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟（1）：將收集來的以鈷酸鋰做正極材料的報廢鋰離子電池在室溫下放置于0.1-1.0mol/L的氫氧化鈉水溶液中進行1-3h的放電處理；放電處理后，將報廢的鋰離子電池進行拆解，獲得正極片；收集以鈷酸鋰做正極材料的鋰離子電池制造過程產生的正極邊角料、正極殘片，獲得正極片；

步驟（2）：將步驟（1）中獲得的正極片按正極片的質量與陶瓷坩堝的容積的比例-g/mL為1:10-1:15的比例將正極片裝入陶瓷坩堝中，然后置于箱式電阻爐中從室溫開始以5℃/min的升溫速率使爐溫升到550℃保溫0.5-1h，然后使箱式電阻爐斷電，自然冷卻到室溫；取出經過焙燒的正極片，按照正極片的質量與水的體積的比例-g/mL為1:40-1:70將正極片放入裝有水的容器中并用電動攪拌器攪拌5-30min，攪拌過程中水的溫度為20-50℃，攪拌速度為10-200r/min；停止攪拌后，將容器里的混合物用10-20目的篩網進行篩分，篩上物為鋁箔，篩下物為含有正極活性物質的溶液；鋁箔用水清洗1-3次，經自然干燥獲得鋁箔；篩下物進行抽濾，濾上物用水清洗1-3次，獲得正極活性物質；

步驟（3）：將步驟（2）中獲得的正極活性物質裝入陶瓷坩堝中，然后置于箱式電阻爐中以5℃/min的升溫速率使爐溫升到500-700℃并保溫0.5-3h，獲得廢鈷酸鋰粉末；

步驟（4）：將步驟（3）得到的廢鈷酸鋰粉末與硫酸氫鈉按質量比-g/g為1:0.4-1:2的比例混合后放入陶瓷研缽中充分研磨混合均勻，將研磨后的混合物裝入陶瓷坩堝并加陶瓷蓋蓋上，然后放入箱式電阻爐中焙燒，以3-10℃/min的升溫速率使爐溫升到400-650℃并保溫10-60min；

步驟（5）：焙燒結束后，將坩堝中的物質在攪拌的條件下用20-50℃的水進行浸出，浸出時間5-30min，固液比-g/mL為1:10-1:50；然后把浸出液升溫到95-98℃，將1.0-3.0mol/L的碳酸鈉溶液緩慢加入浸出液，然后過濾，洗滌濾渣并干燥，分析濾渣中Li、Co的含量，按照鋰與鈷的摩爾比為1.05:1的要求往濾渣補充一定量的碳酸鋰，然后在行星式球磨機中充分球墨，球磨時間為0.5-2h，轉速為200-500r/min，再將其在0.1-100MPa的壓力下壓緊，放入干凈的陶瓷坩堝中，在空氣氣氛中于650-700℃恒溫2-6h，再升溫至900℃下保溫10h后緩慢冷卻至室溫，燒制后的樣品粉碎、研磨，過500目篩，獲得電化學性能良好的鈷酸鋰正極材料；

步驟（6）：將步驟（5）過濾得到的溶液用濃硫酸調整成分使溶液的pH值為0.5-1.0，然后在蒸發結晶器中結晶，結晶控制條件為真空度0.012-0.015MPa、溫度120-140℃，結晶物在50-80℃和0.2-3h下干燥獲得硫酸氫鈉，獲得的硫酸氫鈉返回步驟（4）中使用。

2.根據權利要求1所述的從鈷酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收鈷鋰金屬的方法，其特征在于步驟（4）中所述的硫酸氫鈉為：硫酸氫鈉的化工產品或步驟（6）中獲得的硫酸氫鈉或二者以任意比例混合形成的混合物；

根據權利要求1所述的從鈷酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收鈷鋰金屬的方法，其特征在于步驟（4）中所述的廢鈷酸鋰粉末與硫酸氫鈉的混合比例為：質量比-g/g為1:0.4-1:2。

3.根據權利要求1所述的從鈷酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收鈷鋰金屬的方法，其特征在于步驟（4）中電阻爐中焙燒的工藝條件為：升溫速率為3-10℃/min，焙燒溫度為400-650℃，保溫時間為10-60min。

4.根據權利要求1所述的從鈷酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收鈷鋰金屬的方法，其特征在于步驟（5）中所述的浸出溫度為20-50℃，浸出時間5-30min，固液比-g/mL為1:10-1:50。