[發明專利]一種低成本穩定回收鋰電池正極材料的方法

有效

• 申請號: 201710816715.8
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107658518B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 貴州中偉資源循環產業發展有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 梁永昌

本發明涉及鋰電池回收領域，具體涉及一種低成本穩定回收鋰電池正極材料的方法。其特點是采用機械力化學與高頻電離結合，將鋰電池正極材料中金屬離子極化并弱化離子鍵，賦予其活躍性，從而使得通過簡單的沉淀和螯合將鋰離子、錳離子、鈷離子、鎳離子分離并富集，分別形成LiOH粗品、Mn(OH)₂粗品、(NH₄)₃[Co(NO2)₆]粗品、NiO粗品，克服了現有鋰電池正極材料的回收能耗高、成本高、污染大的缺陷，克服了直接回收正極材料一致性差、組分不穩定的缺陷。該方法回收成本低，工藝簡短易控，為鋰電池的規模化清潔回收利用提供了可靠地技術保障。

技術領域

本發明涉及鋰電池回收領域，具體涉及一種低成本穩定回收鋰電池正極材料的方法。

背景技術

由于鋰電池電壓高、能量密度大、循環穩定性能好、充放電速度快，目前逐步成熟應用。特別是隨著新能源汽車的發展，鋰電池成為動力電池的必選。因此伴隨鋰電池的大量使用，產生了大量的廢舊鋰電池，如果不回收利用，將會造成環境污染，而且浪費資源。我國作為鋰離子電池生產大國和消費大國，每年報廢的鋰離子電池上億只。由于鋰資源在未來有可能出現嚴重的短缺，從廢舊鋰電池中回收鋰鹽，也成為了一些業內人士關注的熱點。有權威機構預測，到2050年，全球的金屬鋰需求量將達到4000萬噸，而目前全球金屬鋰資源最多為3000萬噸，已探明可開采的鋰礦資源換算成金屬鋰也僅為1500萬噸，供需之間存在巨大的缺口。隨著社會的發展，環境有效保護、資源合理利用和經濟可持續發展成為普遍關注的焦點。因此，對鋰離子電池中含有的鋰、鎳、鈷、錳、銅、鋁等金屬材料的有效回收利用非常重要。

對廢鋰電池的處理上，首先要對其進行預處理，包括放電、拆解、粉碎、分選；拆解之后的塑料以及鐵外殼可以回收；然后再對電極材料進行堿浸出、酸浸出，多種程序之后然后再進行萃取。目前我國動力電池研究主要還是集中在提高其安全性能及使用壽命方面，而對于回收利用環節是相當少的，甚至是嚴重脫節的。隨著電動車需求全面攀升，到2017年鋰電將會供不應求，所以國內專家呼吁應該及早的研究動力電池回收以及再利用的問題。廢舊鋰電池對環境造成的威脅也越來越大，與鋰電池種類的多種多樣相比，當前對廢舊鋰電池可供選擇的處理方式卻十分有限。

雖然回收鋰等在一定程度上可應對未來鋰資源的短缺，但現有技術從廢舊鋰電池中回收碳酸鋰需高昂的成本，令電池回收企業望而卻步。據國外媒體報道，從鋰電池中回收碳酸鋰的成本，是目前碳酸鋰最低生產成本的5倍。而國內外在這方面的研究，目前還沒有突破性的進展。現有對鋰電池的回收大都集中在分離回收。如將鋰電池中的正極片、隔膜、電解質溶液、負極片分離回收。由于難以精細回收，因此，影響了回收再利用。特別是鋰電池中的關鍵正極材料，目前的回收方式主要是將正極材料中的粘接劑等溶解取出后回收正極材料。然而由于正極材料通常是由磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳三元等組成，由于組成存在較大的差異，一致性難以滿足，因此回收的鋰電池正極材料的鎳、鈷、錳、鋰組成是不固定的。這為后續再利用帶來了極大地困惑。甚至同一種三元材料，自身成分比例都有很大的差異，回收中間品在在商業上很難再利用。

技術人員期望將鎳、鈷、錳、鋰分離提出再使用，如現有技術人員通過氧化劑，選擇性地使鎳、鈷、錳、鋰沉淀來分離，然而氧化劑的選擇極有限，分離效率低。公開號為CN106030894 A的專利公開了通過電解從鋰電池回收鈷及錳的方法，該方法利用多級浸出方法及電解提取方法從大量包含鈷和錳的循環資源的鋰電池中以高純度同時回收鈷和錳。但由于采用多級浸出和硫酸，回收不完全，而且電解回收能耗高，工藝復雜，使得回收成本增加。

發明內容