[發(fā)明專(zhuān)利]一種多流程高效協(xié)同的退役鋰離子電池正極材料回收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010660636.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111786008B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張光文;何亞群;袁雪;王海鋒;張濤;謝衛(wèi)寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0525
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0525;H01M10/54;C01D15/08;H01M4/13
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李?lèi)偮?/td>

本發(fā)明公開(kāi)了一種多流程高效協(xié)同的退役鋰離子電池正極材料回收方法，屬于退役鋰離子電池回收領(lǐng)域。首先拆解退役鋰離子電池的正極片，并通過(guò)熱處理脫除正極片中殘留的電解液，然后通過(guò)熱解脫除退役鋰離子電池電極材料中的有機(jī)質(zhì)，最后通過(guò)水力破碎實(shí)現(xiàn)退役鋰離子電池電極材料與集流體之間以及電極材料顆粒之間的高效解離，并通過(guò)篩分即可實(shí)現(xiàn)細(xì)粒級(jí)電極材料與粗粒級(jí)集流體的分離；并通過(guò)熱解參數(shù)調(diào)控同步實(shí)現(xiàn)正極材料中高價(jià)態(tài)過(guò)渡金屬離子的熱還原，水力破碎過(guò)程中同步實(shí)現(xiàn)水溶性鋰鹽的浸出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電極材料中有機(jī)質(zhì)脫除?電極材料高效解離?高價(jià)態(tài)過(guò)渡金屬熱還原的多流程協(xié)同耦合，縮短了退役鋰離子電池資源化路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及退役鋰離子電池正極材料回收方法，尤其適用于環(huán)保回收領(lǐng)域使用的一種多流程高效協(xié)同的退役鋰離子電池正極材料回收方法。

背景技術(shù)

退役鋰離子電池正極片中含有大量的鎳、鈷、鋰、錳、鋁等有價(jià)組分，資源屬性強(qiáng)，在退役鋰離子電池資源化過(guò)程中受到格外的關(guān)注，退役鋰離子電池正極材料的有效回收是其高效資源化的關(guān)鍵。

細(xì)粒級(jí)正極材料通過(guò)粘結(jié)劑附著在鋁箔集流體表面，電極材料與集流體之間以及電極材料顆粒之間充滿(mǎn)有機(jī)粘結(jié)劑，簡(jiǎn)單的預(yù)處理方法并不能實(shí)現(xiàn)電極材料的高效解離，導(dǎo)致電極材料資源化效率較低，并且有機(jī)粘結(jié)劑的存在進(jìn)一步降低電極材料冶金效率，有機(jī)粘結(jié)劑的脫除是退役鋰離子電池電極材料高效資源化的關(guān)鍵。此外，正極材料中的鎳、鈷、錳等過(guò)渡金屬元素以高價(jià)態(tài)形式存在，難以酸浸實(shí)現(xiàn)離子化，因此，濕法冶金過(guò)程需外加還原劑或?qū)㈦姌O材料提前進(jìn)行還原預(yù)處理，這不僅容易引發(fā)環(huán)境污染、增加回收成本，而且導(dǎo)致電極材料回收流程極為復(fù)雜。現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)多流程高效協(xié)同的退役鋰離子電池電極材料資源化新技術(shù)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)的不足之處，提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、易于操作，電極材料中各類(lèi)有機(jī)質(zhì)可分步脫除并且相應(yīng)產(chǎn)物可實(shí)現(xiàn)分步收集的多流程高效協(xié)同的退役鋰離子電池正極材料回收方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的多流程高效協(xié)同的退役鋰離子電池正極材料回收方法，其步驟如下：

將退役鋰離子電池的正極片至于熱解爐中，并充滿(mǎn)惰性氣體，首先進(jìn)行低溫?zé)峤饷摮龢O片內(nèi)部殘留的電解液，然后高溫?zé)峤饷摮袡C(jī)粘結(jié)劑并以熱解產(chǎn)物作為還原助劑實(shí)現(xiàn)正極片的電極材料中高價(jià)態(tài)金屬熱還原，將電極材料中的有機(jī)粘結(jié)劑熱解產(chǎn)物和熱解氣體產(chǎn)物分離出來(lái)，獲得熱解后電極材料，實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)脫除與電極材料中高價(jià)態(tài)過(guò)渡金屬還原的高效協(xié)同；

利用水力沖擊將熱解后電極材料粉碎獲得破碎后的電極材料；

對(duì)破碎后的電極材料進(jìn)行濕式篩分脫除粗粒級(jí)電池集流體，并真空抽濾分別獲得細(xì)粒級(jí)電極材料粉體與含鋰水溶液；

細(xì)粒級(jí)電極材料粉體進(jìn)行真空干燥處理，在含鋰水溶液中添加碳酸鹽進(jìn)行鋰離子沉淀，最終獲得碳酸鋰產(chǎn)品；

對(duì)干燥后的細(xì)粒級(jí)電極材料進(jìn)行無(wú)還原劑酸浸，通過(guò)真空抽濾處理實(shí)現(xiàn)冶金殘?jiān)徒饘匐x子溶液的分離，對(duì)金屬離子溶液進(jìn)行萃取實(shí)現(xiàn)不同金屬離子的純化回收。

具體步驟如下：

S1、將退役鋰離子電池進(jìn)行放電并手工拆解處理獲得正極片，然后對(duì)正極片進(jìn)行還原熱處理：首先在惰性氣體環(huán)境下對(duì)正極片低溫?zé)崽幚砻摮龤埩綦娊庖盒纬呻姌O材料，然后提升熱解溫度實(shí)現(xiàn)有機(jī)粘結(jié)劑熱解并同步實(shí)現(xiàn)電極材料中的高價(jià)態(tài)過(guò)渡金屬的熱還原，通過(guò)熱還原打破電極材料中各元素之間原始化學(xué)鍵，電極片材料中粘結(jié)劑的脫除弱化了電極材料與集流體之間以及電極材料顆粒之間的粘附作用力，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)脫除與電極材料中高價(jià)態(tài)過(guò)渡金屬還原的高效協(xié)同；