[發(fā)明專利]失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911245207.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN111129634B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅婷婷;田勇;葉利強(qiáng);陳建軍;符冬菊;張維麗;張蓮茜;夏露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳清華大學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54;H01M10/0525
• 代理公司: 廣東深田律師事務(wù)所 44573
• 代理人: 傅俏梅

1.一種失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1將失效三元鋰離子電池采用梯次濃度下鹽水放電處理，然后進(jìn)行機(jī)械破碎分選得到電池外殼、膈膜、銅箔、鋁箔、電解液以及正、負(fù)極混合粉料；

S2將分離出的正、負(fù)極混合粉料加入到堿溶液中攪拌，除去殘留的Al元素；

S3將除去Al后的正、負(fù)極混合粉料加入到一定濃度的H₂SO₄中，再加入一定量的雙氧水，加熱攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，過濾除去不溶的石墨固體，得到含Li⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺的溶液I；

S4 測試溶液I中Mn²⁺的含量，先加入濃氨水，再加入碳酸鹽溶液，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，過濾得到MnCO₃固體以及含Li⁺、Ni²⁺和Co²⁺的溶液Ⅱ；

S5將一定量的丁二酮肟溶于25%～28%的氨水中，得到丁二酮肟氨水復(fù)配體溶液，測試溶液Ⅱ中Ni²⁺含量，將丁二酮肟氨水復(fù)配體溶液加入所述溶液Ⅱ中，使得丁二酮肟與Ni²⁺的摩爾比為1:1，攪拌反應(yīng)后過濾得到丁二酮肟鎳固體，以及含Li⁺和Co²⁺的溶液Ⅲ；

S6 將濃度為0.2mol/L～1mol/L的草酸溶液攪拌溶解丁二酮肟鎳固體，過濾得到水合草酸鎳固體，濾液中的丁二酮肟回用；

S7 測試溶液Ⅲ中Co²⁺和CO₃^2—的含量，將碳酸鹽溶液加入溶液Ⅲ中，使Co²⁺和CO₃^2—摩爾比=1：1～1.5，然后在40℃～70℃低溫加熱攪拌10min～4h，過濾得到CoCO₃固體，再將濾液繼續(xù)升溫加熱至71℃～100℃，攪拌2～4h并補(bǔ)充適量的碳酸鹽溶液，過濾后得到Li₂CO₃固體。

2.如權(quán)利要求1所述的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，所述S1步驟中梯次濃度鹽水放電處理是將失效三元鋰離子電池先放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～10%的濃鹽水中放電處理1～48h，再放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%～5%的稀鹽水放電處理1～48h，使電池充分放電電壓至安全破碎電壓之下。

3.如權(quán)利要求1或2所述的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，所述S2步驟中的堿選用NaOH。

4.如權(quán)利要求3所述的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，所述S2步驟是將正、負(fù)極混合粉料加入到1～5mol/L的堿溶液中，加熱至30～60℃，在500～600rpm 轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)2～4h。

5.如權(quán)利要求1或2所述的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，所述的S3步驟中，H₂SO₄濃度為1.5～4mol/L，H₂O₂與H₂SO₄體積比為1：5～10，加熱溫度為70～100℃，攪拌時(shí)間為3～5h。

6.如權(quán)利要求1或2所述的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，所述S4步驟中，先快速入加過量的濃氨水， 1min～2h之后再加入過量的飽和碳酸鹽溶液，使Mn²⁺和CO₃^2—的摩爾比為Mn²⁺：CO₃^2—=1: 1～2，控制溶液的pH為9～11，攪拌反應(yīng)時(shí)間0.5～3h。

7.如權(quán)利要求1或2所述的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，其特征在于，所述S5步驟中，丁二酮肟與氨水復(fù)配體溶液的固液比為1g丁二酮肟：20ml～500ml氨水，超聲攪拌1min～2h。