[發(fā)明專利]一種鋰電池生產(chǎn)廢棄物的處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010153319.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111326818B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊富強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇潤(rùn)祁項(xiàng)目管理有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54;H01M10/0525
• 代理公司: 南京擎天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32465
• 代理人: 涂春春

本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰電池生產(chǎn)廢棄物的處理方法，首先通過(guò)堿溶法實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極材料活性物質(zhì)與集流體鋁箔的分離，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池中正極片活性物質(zhì)的回收利用，然后通過(guò)補(bǔ)加一定量的錳源、鋰源或磷源以制得磷酸錳鋰正極材料，然后進(jìn)一步進(jìn)行碳包覆和氧化石墨烯/離子液體修飾以制得磷酸錳鋰/碳/氧化石墨烯/離子液體復(fù)合正極材料。通過(guò)三者的協(xié)同作用可顯著提高鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能。且本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，不僅能夠減輕廢舊鋰離子電池對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)還能帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸錳鋰鋰電池的高效循環(huán)使用，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物的減量化、資源化和無(wú)害化，充分實(shí)現(xiàn)了廢棄物的可持續(xù)利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子廢棄物回收利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池生產(chǎn)廢棄物的處理方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因在包括筆記本電腦、手機(jī)、電動(dòng)自行車以及電動(dòng)汽車等電子電器產(chǎn)品方面具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，其需求量及產(chǎn)量近年來(lái)增長(zhǎng)迅速。中國(guó)鋰離子電池累計(jì)完成量從2010年26.87億只增長(zhǎng)到2016年78.42億只。但由于鋰電池充放電次數(shù)增加，產(chǎn)生容量衰減，最終將導(dǎo)致電池不能滿足使用而廢棄。廢棄鋰離子電池中鈷和鋰等有價(jià)金屬含量較高，并且鋰離子電池中含有鈷酸鋰、六氟磷酸鋰等化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。回收處理廢棄鋰離子電池中的有價(jià)金屬，不僅可減輕或消除其對(duì)環(huán)境的潛在危害，也能實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，對(duì)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

同時(shí)鋰電池中大量的有價(jià)金屬鋰、鎳、鈷、鋁、銅的回收也已引起廣泛關(guān)注，發(fā)展了多種技術(shù)以提高有價(jià)金屬回收率，降低固體廢物管理風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)典的回收技術(shù)分為三類：火法冶金、濕法冶金以及生物法冶金。

相對(duì)于火法冶金高能耗、尾氣粉塵、操作條件復(fù)雜、回收率不高的特點(diǎn)，濕法冶金在鋰電池金屬回收更具優(yōu)勢(shì)。而濕法冶金用到大量的無(wú)機(jī)或有機(jī)酸，廢酸以及副產(chǎn)物可能會(huì)產(chǎn)生人體健康、環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也增加回收成本。生物法利用微生物(包括細(xì)菌和真菌)與礦石或廢棄物表面之間的相互作用溶解金屬，條件溫和，環(huán)境友好、適用于低品位源。但是菌株篩選馴化、長(zhǎng)期培養(yǎng)也限制了生物法技術(shù)在處理廢舊鋰電池領(lǐng)域的推廣。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201810529927.2的專利，公開(kāi)了一種廢舊鎳鈷錳三元鋰電池和銀鎳合金共同處理方法，通過(guò)將廢舊鎳鈷錳三元鋰電池處理后得到正極片；使用NMP浸泡正極片，分揀得到鋁箔，將過(guò)濾所得混合物與廢銀鎳合金混合后用硫酸和雙氧水共同浸出，得到混合溶液；加入氯化鹽溶液除去銀后，加入氨水和碳酸鹽共同沉淀鎳、鈷、錳，過(guò)濾后使用乙醇將混合沉淀洗凈后，加入碳酸鋰并混合均勻，高溫煅燒后得到鎳鈷錳三元鋰電池正極材料前驅(qū)體。該發(fā)明采用濕法回收廢舊鎳鈷錳三元鋰電池和銀鎳合金中的有價(jià)金屬，并重新制備了鎳鈷錳三元鋰電池正極材料，然而通過(guò)有機(jī)溶劑NMP雖然能夠?qū)崿F(xiàn)活性物質(zhì)與集流體鋁箔的分離，但是由于分離需要高溫60℃，而有機(jī)溶劑NMP容易揮發(fā)，因此在分離過(guò)程中不僅會(huì)造成有機(jī)溶劑的浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)污染空氣。并且有機(jī)溶劑溶解PVDF后是粘稠的液體，實(shí)現(xiàn)有機(jī)溶劑與活性物質(zhì)的分離比較困難，普通的過(guò)濾難以分離有機(jī)溶劑與活性物質(zhì)，同時(shí)該方法中NMP難以重復(fù)利用，從而使廢舊鋰電池的回收成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種鋰電池生產(chǎn)廢棄物的處理方法，首先通過(guò)堿溶法實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極材料活性物質(zhì)與集流體鋁箔的分離，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池中正極片活性物質(zhì)的回收利用，然后通過(guò)補(bǔ)加一定量的錳源、鋰源或磷源以制得磷酸錳鋰正極材料，然后分別以蔗糖和氧化石墨烯/1-[3′-(N-吡咯)丙基]-3-丁基咪唑溴離子液體復(fù)合材料作為碳源，制得磷酸錳鋰/碳/氧化石墨烯/1-[3′-(N-吡咯)丙基]-3-丁基咪唑溴離子液體復(fù)合正極材料。通過(guò)三者的協(xié)同作用可顯著提高鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能。且本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，不僅能夠減輕廢舊鋰離子電池對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)還能帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物的減量化、資源化和無(wú)害化，充分實(shí)現(xiàn)了廢棄物的可持續(xù)利用，且本發(fā)明成本低、環(huán)保效益佳，且合成得磷酸錳鋰電池性能佳，具有良好的應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：