[發明專利]一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法

有效

• 申請號: 202010166395.8
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111430829B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 馬亞赟;周向陽;楊娟;唐晶晶;王輝;周昊宸;劉曉劍;王鵬;周進輝;周向清;周昶猷
• 申請（專利權）人: 中南大學;湖南烯富環保科技有限公司;湖南宸宇富基新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

1.一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步：還原焙燒

生物質、廢正極粉在保護氣氛、700～800℃的溫度下進行還原焙燒，得到還原焙燒料；其中，生物質的加入量為廢正極粉質量的10-30％；所述生物質為玉米秸稈、菜籽餅、谷殼、稻草、鋸末屑與高粱酒糟中的至少一種；

第二步、水浸

將第一步的還原料進行水浸，得到水浸液與水浸渣；

第三步、鋰源的制備

以第二步所得水浸液為原料，經沉淀，回收得到鋰源；

第四步、酸浸

將第二步所得水浸渣在酸性體系作用下，酸浸得到酸浸液；

第五步、三元前驅體制備

將第四步的酸浸液經除雜處理，得到凈化液，調整凈化液中鎳鈷錳的比例，預先經快速共沉淀后，再經水熱反應，制備出三元前驅體；

第六步、三元正極材料制備

將第五步的三元前驅體與第三步所得鋰源研磨均勻后焙燒，再生得到三元正極材料。

2.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：所述廢正極粉為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：所述生物質的粒度為200目～300目。

4.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：還原焙燒的溫度為750-800℃；

還原焙燒的時間為1-8h。

5.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：水浸過程中，去離子水與還原焙燒料的液固比mL:g 為20:1-100:1。

6.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：第三步中，制備的鋰源為氫氧化鋰或者碳酸鋰；

其中，制備氫氧化鋰的步驟為：將第二步所得水浸液中加入石灰利用碳酸鋰苛化法制備氫氧化鋰固體，或者

制備碳酸鋰的步驟為：在水浸液中加入碳化劑，在60-90℃，反應時間為1h-5h制備碳酸鋰，所述碳化劑為碳酸鈉或碳酸氫鈉，碳化劑過量系數為1.05-3.0。

7.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：除雜步驟為：首先用2-5mol/L的NaOH溶液將第四步所得酸浸液的pH值調至5-6，水解去除鋁、鐵雜質，然后加入碘值高于1200的活性炭2-3g/L除油，過濾后得到凈化液。

8.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：快速共沉淀過程為：以2-6mol/L濃度的氨水和1-3mol/L濃度的NaOH溶液為絡合劑和沉淀劑，調節溶液的pH為11～12；并在40-70℃快速共沉淀反應10-30min。

9.根據權利要求8所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：將快速共沉淀反應的體系在160-220℃的溫度下進行水熱反應，隨后過濾、洗滌、干燥得到三元前軀體。

10.根據權利要求1所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：第六步中，將步驟五所得三元前驅體與第三步制得的鋰源混合研磨均勻后在氧氣氣氛下焙燒得到再生三元正極材料LiNi_xCo_yMn_zO₂；所述焙燒溫度為600～1000℃，焙燒時間為4～12h。

11.根據權利要求10所述的一種生物質廢料協助下的廢舊鋰電池正極材料回收再生方法，其特征在于：再生的三元正極材料為LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂或LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂其中的一種，尺寸為100-300nm。