[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?zhí)枺?/td>: 201911245207.4
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN111129634B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅婷婷;田勇;葉利強;陳建軍;符冬菊;張維麗;張蓮茜;夏露
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳清華大學(xué)研究院
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: 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

本發(fā)明提供了一種失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，包括步驟：將失效三元鋰離子電池采用梯次濃度下鹽水放電處理，機械破碎后分選得到正、負(fù)極混合粉料；將混合粉料在堿溶液中攪拌，除去殘留的Al元素后加入到H₂SO₄中，加入雙氧水，加熱攪拌過濾除去石墨固體，得到含Li⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺的溶液I；加入濃氨水和碳酸鹽攪拌過濾后得到MnCO₃固體及含Li⁺、Ni²⁺和Co²⁺的溶液Ⅱ；將丁二酮肟氨水復(fù)配體溶液加入溶液Ⅱ中，攪拌過濾得到丁二酮肟鎳固體及含Li⁺和Co²⁺的溶液Ⅲ；將草酸溶解丁二酮肟鎳固體，過濾得到水合草酸鎳固體；將碳酸鹽加入溶液Ⅲ中，低溫加熱攪拌過濾得到CoCO₃固體，再升溫加熱攪拌過濾后得到Li₂CO₃固體。本發(fā)明工藝簡單，廢水排放少，成本低，回收率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于失效鋰離子電池回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有硅碳負(fù)極的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法。

背景技術(shù)

隨著新能源產(chǎn)品技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是電子行業(yè)和新能源汽車行業(yè)對鋰離子電池的需求日益增長。據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，我國2018年全年的新能源汽車銷量高達(dá)125.6萬輛，是2014年銷售量的16.8倍，預(yù)計到2020年銷量可能到達(dá)230萬輛。自2019年來，動力電池進入規(guī)模性報廢期，至2025年動力電池報廢量有望達(dá)126GWh。報廢失效的三元鋰離子電池中含有多種可循環(huán)利用的資源，例如鎳、鈷、錳、銅、鋁和鋰等有價金屬以及石墨等材料。如果這些失效電池得不到及時的妥善處理，會造成資源浪費，還會引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，甚至危害人們的生命安全。因此，失效鋰離子電池的綠色回收不僅能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，而且能得到很好的環(huán)保效益。

近年來，失效鋰離子電池中有價金屬的資源化回收逐漸成為回收領(lǐng)域研究的熱點。在當(dāng)前主流的回收處理工藝中，濕法處理因其回收得到的產(chǎn)品具有純度高和附加值高的特點而被廣泛應(yīng)用。但需要指出的是，濕法處理過程中，“工業(yè)三廢”排放量大，容易造成二次污染。在濕法處理工藝中，金屬元素鎳、鈷、錳的分離大多采用有機溶劑萃取的方法。萃取工藝過程中，有機萃取劑易揮發(fā)，危害廠區(qū)操作人員的生命健康。而且需要消耗大量的酸液進行反萃取，廢水處理成本高從而直接導(dǎo)致回收成本高。

中國專利局公開了一些失效鋰離子電池回收處理方法，但這些回收方法存在以下問題：1）將回收后的電解液多次過濾、沉淀后添加丁二酮肟，使丁二酮肟不能完全溶解于料液中，造成丁二酮肟的浪費以及產(chǎn)生含丁二酮肟的生產(chǎn)廢水；2）添加碳酸鈉作為金屬離子鋰的沉淀劑，會產(chǎn)生大量含鈉離子的生產(chǎn)廢水；3）濾液采用萃取、精餾的方法進行分離，會產(chǎn)生大量的反萃取廢酸和廢堿，且精餾能耗高，回收成本高。

因此，有必要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，工藝簡單，工藝流程短，成本低，回收率高，廢水排放少，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明提供的失效三元鋰離子電池正極材料分離回收方法，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，然后進行機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)一段時間，過濾除去不溶的石墨固體，得到含Li⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺的溶液I；