[發(fā)明專(zhuān)利]從含鈷酸鋰物料中直接再生鈷酸鋰的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910561362.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112151900B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建波;魯妍;唐米琦;彭騰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/54
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/54;C25B1/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種從含鈷酸鋰物料中直接再生鈷酸鋰的方法，該方法包括如下步驟：將含鈷酸鋰物料以粉狀、片狀或顆粒狀加入到裝有電解液的電化學(xué)反應(yīng)器的陽(yáng)極室，之后，接通電源，進(jìn)行電解；待電解反應(yīng)完成后，收集陰極室中沉積的固體，經(jīng)洗滌、干燥，即得到再生的鈷酸鋰。本發(fā)明利用電化學(xué)方法一步實(shí)現(xiàn)了含鈷酸鋰物料中鈷酸鋰的再生與分離，且所用試劑環(huán)境友好、無(wú)二次污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用意義顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從含鈷酸鋰物料中直接再生鈷酸鋰的方法，尤其涉及利用電化學(xué)方法從含鈷酸鋰物料中直接再生鈷酸鋰的方法，屬于材料制備、資源循環(huán)、污染控制、節(jié)能減排領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈷酸鋰，是高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)的重要功能材料，主要用作鋰離子電池的正極材料，如手機(jī)、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的電池及新能源動(dòng)力電池。電子工業(yè)及新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致鋰、鈷的消耗不斷增加，鋰、鈷資源不足的問(wèn)題日益凸顯，鈷酸鋰的價(jià)格大幅上漲至每噸40余萬(wàn)元（2018年）。此外，工業(yè)上制造鈷酸鋰需消耗大量的能源及化學(xué)試劑，導(dǎo)致一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

另一方面，大量的使用必然帶來(lái)大量的廢棄，我國(guó)每年隨便攜式電子產(chǎn)品廢棄大量鈷酸鋰電池，其鈷酸鋰含量約為25%。如果能將廢鈷酸鋰電池中的鈷酸鋰直接回收、分離出來(lái)，不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還能實(shí)現(xiàn)廢鈷酸鋰電池的資源循環(huán)利用。

目前，對(duì)廢鈷酸鋰電池正極材料的資源化技術(shù)主要有濕法冶金、火法冶金和生物法。利用電化學(xué)方法處理廢鋰電池正極材料的研究不多，且?guī)缀跞酷槍?duì)于酸性體系的鋰、鈷電化學(xué)溶出，或從鈷的浸出液中電化學(xué)沉積金屬鈷。以上這些技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)鋰、鈷的提取與分離，但仍面臨著諸多問(wèn)題，如流程長(zhǎng)、成本高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高；并且，鋰、鈷需分步單獨(dú)提取，增加了后期再制備鈷酸鋰的工序及由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境成本。如何以短流程、低成本的方式實(shí)現(xiàn)廢鈷酸鋰電池正極材料中鈷酸鋰的高效再生、分離，成為了目前影響著鈷酸鋰電池資源化進(jìn)程中亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之上述不足，提供一種從含鈷酸鋰物料中直接再生鈷酸鋰的方法。該工藝技術(shù)利用電化學(xué)方法對(duì)含鈷酸鋰物料中的鈷酸鋰進(jìn)行一步再生分離。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種從含鈷酸鋰物料中直接再生鈷酸鋰的方法，包括如下步驟：

步驟1、將含鈷酸鋰物料加入到裝有電解液的電化學(xué)反應(yīng)器的陽(yáng)極室，接通電源，進(jìn)行電解；

步驟2、電解反應(yīng)完成后，收集陰極室中沉積的固體，經(jīng)洗滌、干燥，即得到再生的鈷酸鋰。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，步驟1中的電化學(xué)反應(yīng)器以石墨為陽(yáng)極材料、或以鉑為陽(yáng)極的鍍層材料，以鉑為陰極的鍍層材料；

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，步驟1中的電解的電流密度為0.02~1 A/cm²；

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，步驟1中的電解液的成分組成包括如下（1）或（2）兩種情況：（1）如下①；或（2）如下①和②；

①至少包括亞硫酸銨0.5~10 mol/L、碳酸氫銨1~2.78 mol/L、碳酸銨0.5~2.6mol/L中的任意一種或其任意組合；

②至少包括任意濃度的氟化鈉、氟化鉀中的任意一種或其任意組合。

本發(fā)明的有益效果：

1）通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)體系的控制，在一個(gè)反應(yīng)器中一步實(shí)現(xiàn)了含鈷酸鋰物料中鈷酸鋰的陽(yáng)極溶出與陰極沉積，解決了現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)流程復(fù)雜、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題；

2）充分利用氨性溶液來(lái)消除含鈷酸鋰物料中Al、Cu等雜質(zhì)金屬對(duì)鋰、鈷提取及鈷酸鋰產(chǎn)品制備的影響，實(shí)現(xiàn)鋰、鈷選擇性提取的目的；

3）整個(gè)工藝所用化學(xué)試劑種類(lèi)少、用量小、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)低，并在溫和條件下，實(shí)現(xiàn)了鈷酸鋰的制備。