[發明專利]一種廢舊鋰電池的回收方法

在審

• 申請號: 201710483857.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107317064A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 黃紅軍;胡岳華;張曉雪;孫偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及到廢舊鋰離子電池綜合利用，具體涉及一種廢舊鋰電池中集流體和活性材料的分離和回收方法。

背景技術

鋰離子電池因為具有能量高、無記憶性、質量輕、壽命長等優點而被用于移動電話、筆記本電腦、數碼播放器等電子設備中，并有望在電動汽車、航天和儲能等方面應用。

但隨著消耗量的逐年增加，所產生的環境問題也越來越嚴重，同時，由于鋰電池中的金屬物質都是不可再生資源，對其進行綜合回收利用，不僅能節約成本，而且能達到資源的循環利用，為建立資源生態型社會和環境友好型社會貢獻力量。

目前關于回收廢舊鋰電池主要集中于對正極材料中有價金屬鈷、鋰和錳的回收利用，而很少對負極材料進行回收，這種情況不僅浪費碳資源，而且對環境產生污染。若現能提供一種能對廢舊鋰離子電池正負極片進行全面的綜合回收利用，則不僅能解決目前關于回收負極片存在的問題，也可實現對廢舊鋰離子電池全面回收。

廢舊離子電池成分組成復雜，具有顯著的資源性和污染性，需要綜合的工藝才能實現失效鋰離子電池的無害化和資源化。目前針對廢舊鋰離子電池的回收方案中大部分為針對正極活性材料的分別回收，回收流程長，工藝復雜，且分離方法包含萃取等易產生廢舊有機物的高污染方法。

公開號為CN105591171A的中國專利文獻提出了一種廢舊鎳鈷錳三元鋰離子電池的正極材料的回收方法：該方法將正極材料加堿溶解，分離獲得溶解液和不溶物，而后通過調節反復調節pH，添加碳酸鹽沉淀不同金屬。該專利利用分步沉淀除雜的方式實現了鋁、鋰、錳、鎳和鈷的分別沉淀，但由于相應金屬離子的碳酸鹽沉淀時的pH比較接近，因此在分步沉淀的過程中會存在共同沉淀的情況，使得各單獨制品純度較低；同時該流程工藝復雜，較難精確控制條件。

現有技術還報道了一些通過有機溶劑溶解的工藝。例如，公開號為CN105870529A的中國專利文獻公開了一種廢舊鋰離子電池回收方法，將正極材料置于NMP中浸泡，超聲處理，獲得集流體和正極材料。但此方法存在明顯的不足，，例如NMP等有機溶劑溶解粘結劑后，分離得到的活性材料為非常細小的粉末，過濾該粉末時濾布微孔容易發生堵塞，而且NMP等有機溶劑具有較大的黏度，這都增加了溶解后固液分離時過濾的難度，固液分離困難則NMP等機溶劑就難以回收并再次使用。此外，NMP等有機溶劑價格一般比較貴且用量比較大，這會大大提高生產成本。有機溶劑一般有毒且容易揮發，對生態環境安全和生產人員的身體健康有潛在危害。

現有技術還報道了一些通過雙氧水酸氧化浸出的工藝。例如，公開號為CN103035977A的中國專利文獻公開了一種從廢舊鋰離子電池中分離回收鋰的方法，將廢舊鋰離子電池放電后進行拆分，去掉電池外殼；對電池芯進行粉碎；將粉碎后的電池芯用無機酸和氧化劑進行浸出，過濾，得到濾液；將濾液的pH值調到大于或等于8，過濾除去雜質和沉淀，得到含鋰離子的回收液；用樹脂吸附回收液中的鋰離子；對樹脂進行解吸附，得到分離回收的鋰鹽。

此外，公開號為CN105789724A、CN106532172A等中國專利文獻也公開了類似的在酸性條件下通過雙氧水氧化浸出工藝。

以上這些濕法處理雖然能有效回收不同的有價金屬，但工藝較復雜，且后續還面臨著酸法、堿法處理后污水的問題，除此之外，以上這些方法只能回收有價金屬，不能回收負極材料。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種廢舊鋰電池的回收方法，旨在提供一種全新回收理念的回收集流體、正極活性物料、負極活性物料的方法。

一種廢舊鋰電池的回收方法，廢舊鋰離子電池經短路放電、拆解后得正極片和負極片；將正極片置于包含芬頓試劑的水中，在超聲輔助下浸泡；浸泡后，先篩分得鋁箔集流體，再對芬頓浸泡液進行固液分離，得到正極活性材料固體。

本發明獨創性地將正極片置于包含芬頓試劑的水中，通過芬頓試劑的作用，氧化正極片表面的粘結劑，從而使正極活性物質從鋁集流體表面脫離。本發明不僅操作簡單，工藝流程較短，而且回收的正極材料的性質沒有發生太大的變化。與此同時，負極材料也可以得到回收利用

本發明方法，無需如現有常規技術，先對正極片進行粉碎、也無需先將正極活性物質在酸性條件下浸出或氧化浸出。本發明方法可使鋁集流體保持結構完整，回收的正極材料也無需經酸浸氧化、沉淀轉型，可最大限度地使正極材料以原始狀態直接回收；有利于回收的正極材料的回收利用。