[發明專利]一種鋰離子電池正極材料的綜合回收方法

有效

• 申請號: 201710440870.4
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107267759B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 王德釗;劉春麗;劉浩;曹利娜
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12;C22B23/00;C22B47/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

本發明提供了一種鋰離子電池正極材料的綜合回收方法，其包括：將磷酸鐵鋰和三元電池的正極材料進行高溫預處理；加入水中進行打漿處理；加入濃硫酸和雙氧水，過濾以去除不溶物；加入鐵粉，過濾除去銅元素，加熱生成鐵鋁礬渣；加入氯化鈣溶液，過濾去除磷酸根；采用萃取劑P204串聯逆流萃取，除去Fe、Ca雜質，采用萃取劑P507串聯逆流萃取，將Ni、Co、Mn元素與Li元素分離；將有機相采用硫酸進行反萃，得到Ni、Co、Mn溶液，實現鎳鈷錳的回收；對水相進行濃縮，再加入飽和碳酸鈉溶液生成碳酸鋰沉淀。本發明實現了對磷酸鐵鋰電池和三元電池正極材料的同時回收處理，降低了電池分選成本，提高鋰電池回收的經濟效益。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰系和三元系電池中正極材料的綜合回收方法。

背景技術

目前，新能源汽車領域用的鋰離子電池主要有兩類：一類是正極材料為磷酸鐵鋰(LFP) 電池，一類為三元材料電池。中國目前基本采用磷酸鐵鋰路線，LFP 電池體系的優點是循環性能好、安全性能可靠，但由于磷酸鐵鋰的能量密度不足，成為制約其發展的瓶頸；而三元電池的高電壓、高能量密度有望滿足人們的需求。在未來幾年內，高端的三元體系動力鋰電池將會呈現供不應求的局面，每年的需求量達到幾萬噸，且現在以特斯拉汽車為代表的電動汽車，在采用三元材料鋰離子電池的技術已逐步趨于成熟。

與此同時，三元電池的處理回收也逐漸得到大家的關注，三元電池廢料的產生主要有三元電池生產中產生的廢料、三元電池報廢產生的廢料。由于三元電池廢料中含有鋰、鈷、鎳、錳等金屬，且含量較高，所以其回收具有較高的經濟價值，同時還具有較高的社會效益。

目前廢舊三元正極材料的處理主流方式是將鎳鈷錳三元素進行萃取分離或者化學沉淀法得到鈷鹽、鎳鹽和錳鹽，然后再進行深加工，如專利號為 201110243034.X 的專利， 提出了碳酸鹽沉淀分離鎳鋰，錳鈷、草酸鹽沉淀分離鎳，磷酸鹽沉淀分離鋰和硫化物沉淀分離鈷的方式，雖然實現了鎳鈷錳鋰的全回收，但是回收率低，工藝繁瑣，得到的產物不純。

如申請號為200810198972.0 的中國專利申請公開了一種以廢舊鋰離子電池為原料制備鎳鈷錳酸鋰的方法。其主要特點是：選用電池正極材料為鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷酸鋰等廢舊鋰離子電池為原料，經拆解、分選、粉碎、篩分等預處理后，再采用高溫除粘結劑、氫氧化鈉除鋁等工藝后，得含鎳、鈷、錳的失活正極材料；接著采用硫酸和雙氧水體系浸出、P204萃取除雜，得到鎳、鈷、錳溶液，再配入適當的硫酸錳、硫酸鎳或硫酸鈷，使溶液中鎳、鈷、錳元素摩爾比為1:1:1；隨后采用碳酸銨調節pH 值，形成鎳鈷錳碳酸鹽前驅體，接著配入適量碳酸鋰，高溫燒結合成具有活性的鎳鈷錳酸鋰電池材料。中國專利公開 CN103199320A 報道了一種鎳鈷錳三元正極材料回收利用的方法，其主要特點是：首先通過熱處理去除粘結劑，在還原劑存在的情況下通過加酸浸出、調節pH除去鋁。再根據溶液中鎳鈷錳含量，加入適量鎳鈷錳硫酸鹽調節溶液中的鎳、鈷、錳摩爾比，以氫氧化鈉為沉淀劑，氨水為絡合劑，通過共沉淀法得到鎳鈷錳三元材料前驅體，過濾得到鋰鹽溶液，鋰鹽溶液經凈化沉淀得到碳酸鋰，最后將鎳鈷錳三元材料前驅體與碳酸鋰按比例混勻，高溫煅燒，冷卻，得到鎳鈷錳酸鋰。

上述公開的專利都只是分別單獨回收磷酸鐵鋰電池或者三元電池，而單獨回收磷酸鐵鋰電池其盈利空間很小，單獨回收三元電池目前則沒有足夠的報廢電池進行回收處理，難以形成規模化。

發明內容

本專利提出了一種綜合回收方法，可以同時對磷酸鐵鋰電池和三元系電池正極材料進行回收，降低了電池分選成本，提高回收經濟效益。

為達到以上目的，本發明采用了以下技術方案：

一種鋰離子電池正極材料的綜合回收方法，其包括以下步驟：

（1）將磷酸鐵鋰和三元電池的正極材料進行混合后，對混合材料進行高溫預處理；

（2）將經高溫預處理后的混合材料加入水中進行打漿處理，得打漿液；