[發明專利]一種以廢舊鋰離子電池為原料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的方法

在審

• 申請號: 201610251626.9
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105789726A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 金艷;宋興福;孫玉柱
• 申請（專利權）人: 蘇州聚智同創環保科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及廢舊鋰離子電池回收領域，特別涉及到一種以廢舊鋰離子電池為原料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的方法。

背景技術

隨著電子產品和新能源汽車的不斷發展，鋰離子電池的使用量急劇增加，廢舊的鋰離子電池也大幅增多。廢舊鋰離子電池中含有大量的金屬資源和有毒易燃的電解液，如果處理不當會造成極大的環境危害，同時還會造成嚴重的資源浪費。隨著世界各國對環境保護的日益重視，如何處理廢舊的鋰離子電池已然成為十分迫切的問題。

由于鈷酸鋰的成本和安全性問題，近年來生產企業逐漸采用其它正極材料來替代鈷酸鋰。Ni-Co-Mn三元正極材料具有比容量大、循環性能好、安全性能高、價格低廉等優點，被視為是最可能取代鈷酸鋰的電極材料。隨著三元正極材料所占的市場份逐漸增大，廢舊的鋰離子電池中鎳和錳的含量大幅度增加。由于鎳、鈷和錳三種金屬元素相似的性質，在回收過程中，其分離十分困難。

目前關于從廢舊鋰離子電池中回收鎳、鈷和錳的研究主要方法有：破碎廢舊鋰離子電池獲得正極片，高溫煅燒除去碳和膠黏劑，堿浸除鋁，酸浸，除雜，最后結合萃取和沉淀的方法實現鎳、鈷和錳的分離回收。現有方法工藝復雜，分離成本高，高溫煅燒膠黏劑排放有毒HF氣體對環境造成很大危害。

發明內容

針對上述技術的不足，本發明的目的是提供一種以廢舊鋰離子電池為原料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的方法。該法工藝簡單、靈活、回收成本低、回收產品價值大。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種以廢舊鋰離子電池為原料制備三元正極材料前驅體的方法，步驟如下：

（1）將充分放電后的廢舊鋰離子電池進行物理拆解，取出正極片；

（2）把分離的正極片放入超聲波清洗機中進行超聲清洗，使正極活性物質從集流體鋁箔上面脫落。鋁箔干燥后直接回收；

（3）將步驟（2）中得到的正極活性物質溶解于含酸溶液中，加入氫氧化鈉除鐵；

（4）測定除鐵后浸取液中金屬離子的濃度，加入可溶性鎳鹽、鈷鹽和錳鹽調節溶液中鎳、鈷、和錳的摩爾比例為（1–3）：（0.5–1）：1；

（5）加入碳酸鈉沉淀劑，使鎳、鈷和錳三種金屬元素同時沉淀，過濾干燥后，得到鎳鈷錳三元材料前驅體。沉淀鎳、鈷和錳剩余溶液用于后續的提鋰過程。

在所述步驟（2）中，超聲清洗的溫度為50–90°C，清洗時間為30?120min。

在所述步驟（3）中，在所述步驟（3）中，酸為硝酸、鹽酸、硫酸等無機酸；酸濃度為0.5–2.5mol/L。

在所述步驟（3）中，加入1mol/L氫氧化鈉調節溶液pH值為4除去雜質鐵。

在所述步驟（4）中，加入的可溶性鎳、鈷和錳鹽分別為其硫酸鹽、鹽酸鹽和硝酸鹽。

在所述步驟（4）中，鎳、鈷和錳的比例為1：1：1、5：2：3、2：1：2和3：1：1中的一種；

在所述步驟（5）中，碳酸鈉的摩爾濃度與鎳鈷錳三種金屬離子總摩爾濃度的比例為1：1。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、采用物理拆解直接分離出正極片，與機械破碎廢舊鋰離子電池相比，避免了組分之間的交叉污染，簡化后續除雜工藝；

2、采用超聲清洗高效分離正極活性物質與鋁箔。脫除了正極活性物質的鋁箔直接以金屬形式回收，增加了回收的鋁產品價值；

3、避免了鎳、鈷和錳之間分離，實現三種金屬元素的同時回收。簡化了回收工藝，大大降低回收成本；

4、浸取液中鎳、鈷和錳三種金屬元素的比例可根據市場需求進行調節，制備不同比例的鈷錳三元材料前驅體。

附圖說明

圖1為本發明以廢舊鋰離子電池為原料制備鎳鈷錳三元材料前驅體的工藝流程圖。

圖2為實例1產品的XRD圖。

圖3為實例1產品的SEM圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

實施例1