[發明專利]一種以廢舊鋰離子電池制備三元正極材料前驅體的方法

在審

• 申請號: 201911175474.9
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110862110A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 鄭鐵江;蔣國強;曹圣平;陳電華;李國;肖春生;馬俊華
• 申請（專利權）人: 寧夏百川新材料有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/54
• 代理公司: 銀川瑞海陳知識產權代理事務所(普通合伙) 64104
• 代理人: 趙嬛嬛

一種以廢舊鋰離子電池為原料制備三元正極前驅體的方法，包括預處理、低溫煅燒、酸浸、萃取除雜、共沉淀和沉鋰工序，預處理使用機械設備規模化進行破碎，分離得到正極片，便于工業化生產，減少了雜質污染，萃取除雜省去了傳統方法的除銅、除鐵鋁工序，直接用萃取劑對浸出液一步萃取，除去少量金屬雜質，得到含有鎳、鈷、鋰鹽的凈化液，對凈化液調整組分配比后可以直接沉淀，得到不同配比的各種三元正極前驅體材料，大大降低了生產成本。

技術領域：

本發明涉及廢舊鋰離子電池回收領域，尤其涉及一種以廢舊鋰離子電池制備三元前驅體的方法。

背景技術：

隨著電動汽車產業快速增長，據中國汽車技術研究中心預測，到2020年，我國電動汽車動力電車年累計報廢量將達到32.3萬噸的規模。預測表明：今年動力電池回收市場將迅速發展：2018年將達到50億元規模、2020年達到136億元規模、2023年達到311億元規模。

全球鈷年產量15萬噸，我國鈷資源95％依賴進口，我國電池行業用鈷占到69％。全球鎳年產量約200萬噸，電池行業用鎳約4萬噸，約占2％。我國查明鋰資源540萬噸，占世界的13.8％，但主要分布在青藏高原，我國目前70％鋰礦為進口，我國已成為第二大鋰產品生產國和第一大消費國，2016年我國消費7.87萬噸碳酸鋰，占全世界的37.3％，我國的鋰50.9％被電池消耗。

目前三元正極材料前驅體的制備方法主要是使用硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸錳(或硫酸鋁)為原料，生產成本高；使用廢舊鋰電池的正極片進行回收利用制備三元前驅體的方法已經存在。現有的回收方法采用手工剝離得到正極片，再經堿溶、酸溶、除銅、除鐵鋁、P204除雜、P507分離鎳鈷等工序得到硫酸鎳和硫酸鈷，再通過調整鎳鈷比例進行共沉淀得到三元前驅體正極材料。

現有工藝存在手工剝離難以實現工業化生產，后續工藝需多步除雜，兩次萃取等，造成工藝流程復雜，生產成本高。

發明內容：

有鑒于此，有必要提供一種以廢舊鋰離子電池制備三元前驅體的方法。

一種以廢舊鋰離子電池制備三元前驅體的方法，包括以下步驟：

步驟一，預處理：將放電80％以上的廢舊鋰離子電池使用拆卸設備進行預處理，分別得到正極片、鋁箔片、負極粉和隔膜；

步驟二,低溫煅燒：將步驟一中得到的正極片低溫煅燒后，進行破碎,得到正極回收粉料和鋁箔片；

步驟三,酸浸：將步驟二中正極回收粉加入酸中，并向酸中再加入還原劑，然后過濾得到正極粉料的浸出液；

步驟四,萃取除雜：用萃取法除去浸出液中的金屬雜質，得到凈化液；

步驟五，共沉淀：向步驟四得到的凈化液中加入鹽溶液，調整配比，通過共沉淀方法加入氨水及堿液，得到摩爾比的三元正極前驅體沉淀；

步驟六，沉鋰：將S5得到三元前驅體沉淀過濾洗滌干燥得到三元正極前驅體材料，濾液為含鋰溶液，加入碳酸鈉進行沉鋰，得到碳酸鋰。

優選的，所述廢舊鋰離子電池是鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰電池的一種或多種。

優選的，所述低溫煅燒溫度是為390-450℃；煅燒時間0.5-2h。

優選的，所述酸為硫酸、鹽酸、硝酸中的一種或幾種混合物，浸出液內混合物濃度為1-5mol/L；還原劑為雙氧水、抗壞血酸中的一種或兩種混合物；浸出液的固液比1：10-15，浸出溫度為40-80℃，浸出時間為0.5-2h，攪拌速率500-1000r/min，雙氧水加入量為3-10％。