[發明專利]一種廢舊鋰離子電池中鈷金屬回收再利用的方法

在審

• 申請號: 201710648730.6
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107482273A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 劉振添;張利;李付紹;蔡捷;劉振輝;蕭燕玲;董向忠
• 申請（專利權）人: 廣州盤太能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M4/36;H01M4/60;H01M10/0525;H01G11/30;C22B3/04
• 代理公司: 安徽信拓律師事務所34117
• 代理人: 張加寬

技術領域

本發明涉及廢舊鋰電池回收技術領域，具體的說是一種廢舊鋰離子電池中鈷金屬回收再利用的方法。

背景技術

近年來，由于環境污染和能源危機問題日益突出，新能源汽車和動力蓄電池得到了突飛猛進的發展，動力蓄電池包括鉛酸蓄電池、鎳氫動力電池和鋰離子動力電池，其中具有高能量密度和循環特性的鋰離子動力電池，被譽為未來動力蓄電池的最佳發展方向，隨著電子電器產品的不斷更新換代以及新能源汽車產銷量的不斷提升，必將導致廢舊鋰電池的數量急劇增加，廢舊鋰電池中含有大量的金屬鋰和鈷，由于鋰屬于稀有金屬，鈷被界定為戰略金屬，這些稀缺資源如果不加以回收利用，勢必會造成資源的巨大浪費，因此廢舊鋰電池的資源化利用成為近年的研究熱點。

正極材料包含有鈷、鎳、錳、鋰、鐵、鋁等金屬，具有較高的回收價值，因此廢舊鋰電池的正極材料回收是鋰電池回收的核心部分，鋰電池正極活性物質通過粘接劑粘接在鋁箔的表面，分離鋁箔和活性物質與分離活性物質中的各元素是整個回收過程中的核心和難點，廢舊鋰電池正極材料的回收主要包括機械研磨法、化學沉淀法、鹽析法、溶劑萃取法。而以上方法往往僅僅是將有價金屬提取出來，并沒有明確后序高附加值的利用。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種高效、快速的提取廢舊鋰離子電池中鈷金屬并再利用的方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種廢舊鋰離子電池中鈷金屬回收再利用的方法，包括以下步驟：

(1)回收鋰離子電池的正極廢料，并將正極廢料制成電極片；

(2)以上述電極片為陰極，惰性電極為對電極，在酸性電解液中進行電化學反應，將金屬浸出，得到含有鈷金屬離子的溶液；

(3)調節上述溶液pH為9～10，充分攪拌后，離心，取上清液，依次用二(2-乙基己基)磷酸和異辛基磷酸單異辛酯的混合溶液、二(2-乙基己基)磷酸、二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸、二(2-乙基己基)磷酸對上清液進行萃取，依次除去溶液中的Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺；

(4)在上述溶液中加入氟化銨和尿素，混合均勻后，在100～160℃下水熱反應4～12h，得到鈷金屬復合材料。

本發明的技術要點在于，采用電化學的方法高效、快速的將正極廢料中的有價金屬浸出，然后利用二(2-乙基己基)磷酸和異辛基磷酸單異辛酯的混合溶液、二(2-乙基己基)磷酸、二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸、二(2-乙基己基)磷酸對含有鈷金屬的溶液進行萃取，除去Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺；后序將含有鈷金屬的溶液與氟化銨和尿素進行水熱反應，獲得鈷金屬的有機復合材料，可應用于鋰電池正極材料或超級電容器的正極材料，開辟了正極廢料中有價金屬新的應用方向。

進一步的，根據本發明，本發明中所述的惰性電機為石墨、鈦板或鉑板。

進一步的，根據本發明，本發明中步驟(2)中的酸性電解液包括以下物質：M^x+、有機酸、無機酸、表面活性劑、還原劑；

為了促使正極廢料中的鎳和鈷能高效的被浸出，所述的M^x+為Na⁺、K⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺中的至少一種，進一步的，所述的M^x+的濃度為0.1-0.6mol/L，M^x+的濃度對電解液的導電性能具有很大的影響，濃度過低時，電解速度會極慢。

進一步的，根據本發明，本發明中所述的有機酸為檸檬酸、甲酸、乙酸、蘋果酸中的至少一種，所述無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的至少一種。

本發明中所述的表面活性劑在電解液中進行潤濕、滲透及降低表面張力的作用確保了電解反應高效、徹底的進行，本領域技術人員所熟知的表面活性劑均可以使用，可以舉出如硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、季銨化物、卵磷脂、氨基酸型、烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的至少一種。

進一步的，根據本發明，本發明中所述還原劑為抗壞血酸、鹽酸羥胺、水合肼中的至少一種。

根據本發明，本發明中所述的電化學反應的電流密度為5～30mA/cm²，電勢窗口為0.2～0.5V。