[發明專利]鋰離子電池正極材料鈷酸鋰廢料中回收鈷鋰的方法

在審

• 申請號: 201610322563.1
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN105742748A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 郭菲
• 申請（專利權）人: 郭菲
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M6/52;C22B7/00;C25C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.鋰離子電池正極材料鈷酸鋰廢料中回收鈷鋰的方法，其特征在于，其步驟為：

步驟（1）：收集以鈷酸鋰做正極材料的報廢鋰離子電池，在室溫下放置于濃度為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，獲得正極片；將獲得的正極片裝入陶瓷坩堝中，然后置于電阻爐中從室溫開始以10℃/min的升溫速率使爐溫升到600℃保溫0.5-1h，然后自然冷卻到室溫；取出經過焙燒的正極片，將正極片放入裝有盛有水的容器中并攪拌5-30min，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；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；將獲得的正極活性物質裝入陶瓷坩堝中，然后置于電阻爐中以10℃/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；

步驟（2）：將廢鈷酸鋰與硫酸鉀混合，然后在球磨機中球磨，球磨時間為0.1-1.0h，轉速為200-500r/min，將球磨后的混合物裝入吸收裝置中；在另外一個完全相同的吸收裝置中裝入球磨后的混合物做為備用吸收裝置在步驟（3）中使用；在本步驟中，硫酸鉀的來源為購買的硫酸鉀化工產品或步驟（5）中獲得的硫酸鉀或二者以任意比例混合形成的混合物；

步驟（3）：從硫酸生產兩轉兩吸系統出來的制酸尾氣，先經過加熱處理后，再通入裝有S108型釩催化劑的轉化系統中進行轉化操作，轉化操作的條件為：入口氣體溫度400-405℃，流速0.23-1.2m/s，轉化系統中S108型釩催化劑的裝填定額為：0.3-0.6m³S108型釩催化劑/(1000m³制酸尾氣·h)；從轉化系統出來的氣體通入步驟（2）中所述的已裝入球磨后混合物的吸收裝置中進行吸收操作，吸收操作的條件為：溫度300-450℃，入口氣體流速0.2-1.2m/s；監測吸收裝置出口氣體中SO₂的含量是否低于350mg/m³且硫酸霧的含量是否低于30mg/m³，如達到要求，將吸收裝置出口的氣體降溫后排放至大氣中；如監測到吸收裝置出口氣體中SO₂的含量達到350mg/m³或硫酸霧的含量達到30mg/m³，則不再向該吸收裝置中通入從轉化系統出來的氣體，同時將從轉化系統出來的氣體通入步驟（2）所述的備用吸收裝置中進行相同條件下的吸收操作和出口氣體中SO₂的含量、硫酸霧的含量的監測；取出本步驟中不再通入轉化系統出口氣體的吸收裝置中的混合物，該吸收裝置則返回到步驟（2）中再次裝入球磨后的混合物做為備用吸收裝置在本步驟中使用；

步驟（4）：將步驟（3）中不再通入轉化系統出口氣體的吸收裝置中的混合物在攪拌的條件下用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℃，將濃度為1.0-3.0mol/L的碳酸鉀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0.525:1的要求往濾渣補充碳酸鋰，然后在球磨機中球磨，再將其在采用壓力壓緊，球磨時間為0.5-2h，轉速為200-500r/min，壓緊的壓力為0.1-100MPa，放入干凈的陶瓷坩堝中，在空氣氣氛中于450℃恒溫4-7h，再升溫至800℃下保溫20h后緩慢冷卻至室溫，燒制后的樣品粉碎、研磨，過400目篩，獲得電化學性能良好的鈷酸鋰正極材料；

步驟（5）：將步驟（4）過濾得到的溶液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下干燥獲得硫酸鉀，獲得的硫酸鉀返回步驟（2）中使用。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池正極材料鈷酸鋰廢料中回收鈷鋰的方法，其特征在于：步驟（1）中將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。

3.根據權利要求2所述的鋰離子電池正極材料鈷酸鋰廢料中回收鈷鋰的方法，其特征在于：步驟（1）中按照正極片的質量與水的體積的比例g/mL為1:40-1:70，將正極片放入裝有盛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。

4.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極材料鈷酸鋰廢料中回收鈷鋰的方法，其特征在于：步驟（2）中將得到的廢鈷酸鋰與硫酸鉀按質量比g/g為1:0.01-2.0的比例混合，然后在球磨機中球磨。