[發明專利]一種熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法

有效

• 申請號: 201910085003.2
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109786739B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 尹華意;唐義奇;謝宏偉;邢鵬飛
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M10/54
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

1.一種熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：拆解鋰電池

將鋰電池放電、真空干燥后，拆解，得到鋰電池正極材料和鋰電池負極材料；

將鋰電池正極材料和鋰電池負極材料分別進行熱解處理，負極材料處理后得到碳粉，正極材料處理后得到活性物質鈷酸鋰；

步驟2：熔鹽輔助碳熱還原

根據鈣基熔鹽的原料配比，稱量原料，混合后，加熱至熔化溫度，形成熔鹽，冷卻至室溫研磨，得到鈣基熔鹽的共晶混合物粉末；其中，鈣基熔鹽的熔化溫度≤700℃；

將活性物質鈷酸鋰、碳粉、鈣基熔鹽的共晶混合物粉末混合，研磨均勻，放入坩堝中，再置于反應爐中，真空條件下，在600±5℃~900±5℃保溫處理30~75min，得到鈷、碳酸鈣、鋰鹽的混合產物；其中，鈣基熔鹽的共晶混合物粉末的量比理論碳酸鋰完全轉化為鋰鹽的量多10wt%~15wt%；碳粉的加入量為能夠將活性物質鈷酸鋰充分還原的量；

步驟3：分離

將鈷、碳酸鈣、鋰鹽的混合產物溶于水，得到鈷、碳酸鈣和Li⁺的混合液；

將鈷、碳酸鈣和Li⁺的混合液進行磁選分離，得到鈷，剩余含碳酸鈣和Li⁺的混合液；

向含碳酸鈣和Li⁺的混合液中加入硫酸鈉，生成硫酸鈣沉淀，過濾，得到鈣基沉淀物和含Li⁺濾液；

向含Li⁺濾液中，加入碳酸鈉，得到碳酸鋰沉淀的混合液，過濾，得到碳酸鋰。

2.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟1中，所述的放電是將鋰電池放入飽和氯化鈉溶液中，浸泡放電24h以上。

3.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟1中，真空干燥為在60℃真空干燥12h。

4.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟1中，所述的熱解處理，溫度為450±5℃ ~500±5℃，時間為30min-2h。

5.如權利要求4所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的熱解處理為真空熱解處理。

6.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟2中，所述的鈣基熔鹽為CaCl₂-NaCl熔鹽、CaO-CaCl₂熔鹽、CaCl₂-KCl熔鹽中的一種；

其中，CaCl₂-NaCl熔鹽中，其共晶摩爾配比為，CaCl₂：NaCl=0.521:0.479；

CaO-CaCl₂熔鹽中，其共晶摩爾配比為，CaO：CaCl₂ =0.204:0.796；

CaCl₂-KCl熔鹽中，其共晶摩爾配比為，CaCl₂：KCl =0.74:0.26。

7.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟2中，熔鹽的熔化溫度為550±5℃~600±5℃。

8.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟2中，按質量比，活性物質鈷酸鋰：碳粉=(1~5):1。

9.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟2中，反應爐中，反應溫度為650±5℃~750±5℃。

10.如權利要求1所述的熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，其特征在于，所述的步驟3中，將鈷、碳酸鈣、鋰鹽的混合產物溶于水，按固液比，鈷+碳酸鈣+鋰鹽：水=(10~50)g：1L。