[發明專利]一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法

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• 申請號: 202010882950.7
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111994926A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 陳慶;廖健淞;劉超;司文彬
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01B25/12;C01B25/18;C22B7/00;C22B26/12;H01M10/54
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1.一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，所述回收方法是將鋰電池的電芯拆卸分解后的陰極極片置于過硫酸銨水溶液中浸泡，獲得去鋰極片和含鋰溶液，然后將含鋰溶液經二氧化碳沉淀、過濾獲得碳酸鋰，同時將鋰極片在NMP的無水乙醇溶液中浸泡處理獲得去鋰顆粒和金屬極片，接著將去鋰顆粒與CaO、SiO₂混合粉碎后利用等離子體處理，獲得硅酸鐵/硅酸鈣混合顆粒的同時反應置換出P₂O₅，通入去離子水中獲得磷酸溶液。具體方法如下：

（1）將磷酸鐵鋰電池包的電芯物理拆卸分解，獲得浸潤有電解液的陰極極片，然后將陰極極片置于過硫酸銨水溶液中浸泡50-60min，接著將陰極極片取出、干燥，獲得去鋰極片和含鋰溶液，再將含鋰溶液利用通入二氧化碳進行沉淀、過濾，即可獲得碳酸鋰；

（2）將干燥的去鋰極片置入NMP的無水乙醇溶液中浸泡，然后超聲震蕩30-40min，接著浸泡2-3h，再將極片取出，過濾、烘干，即可獲得去鋰顆粒和金屬極片；

（3）將獲得的去鋰顆粒與CaO、SiO₂混合均勻并粉碎，然后利用熱空氣將粉碎的混合粉末送入等離子處理反應腔內進行等離子熱處理，去鋰顆粒與Cao、SiO₂在熱空氣中通過進料口輸送至等離子槍口附近，底部進氣口呈平行錯位狀態，使通入的混合粉料和熱氣流在反應區內形成旋轉氣流，粉料在等離子槍口附近的高溫下熔融，熔融顆粒在反應區浮動并充分反應后滴下，經冷卻區冷卻后形成硅酸鐵/硅酸鈣混合顆粒，同時反應置換出的P₂O₅沿出氣口通入去離子水中，獲得磷酸溶液，實現了鋰離子電池正極材料的回收。

2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（1）中所述過硫酸銨水溶液為飽和過硫酸銨水溶液。

3.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（2）中所述NMP的無水乙醇溶液的質量濃度為10-30wt%。

4.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（3）中所述混合粉末制備中，去鋰顆粒、CaO、SiO₂的質量比例為20-30：2-3：50-100。

5.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（3）中所述粉碎的混合粉末的粒度小于200μm。

6.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（3）中所述熱空氣的溫度為200-300℃。

7.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（3）中所述等離子槍為氮氣等離子噴槍，噴槍功率為15-20kw，槍口溫度為2200-2400℃。

8.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（3）中所述等離子熱處理中，進料口與爐管壁的夾角為30-70°，進氣口與爐管壁的夾角為30-70°。

9.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料的環保回收方法，其特征在于，步驟（1）、步驟（2）、步驟（3）中所述鋰離子電池正極材料的環保回收過程中，液固比為50-200g/L。