[發明專利]一種三元鋰電池正極材料的回收方法

在審

• 申請號: 202010977913.4
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112063847A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 陳繼;劉天池;李海連;鄧岳鋒;楊茂華;肖吉昌;杜若冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B26/12;C22B47/00;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 周蕾

1.一種三元鋰電池正極材料的回收方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)金屬離子浸出

向廢舊的鋰電池正極粉末中加入不含有還原劑的無機酸進行酸浸反應，得到酸浸液；

(2)溶劑萃取酸浸液

調節步驟(1)得到的酸浸液的pH值，采用萃取劑P227進行萃取，得到鎳鈷錳共萃取的有機相和鋰鎳萃余液；共萃的鎳鈷錳作為前驅體原料，鋰鎳分離后、鋰沉淀成碳酸鋰用于正極制備，鎳制備單一鎳產品；

(3)鎳鈷錳前驅體的制備

步驟(2)中鎳鈷錳共萃取的有機相通過酸反萃得到反萃液，草酸作為共沉淀劑沉淀反萃液，調節沉淀pH值和溫度，沉淀完成后固液分離，共沉淀產物用純水洗滌、烘干，得到鎳鈷錳前驅體；

(4)高溫煅燒制備鋰電池正極材料

將步驟(3)得到的鎳鈷錳前驅體經煅燒獲得氧化產物，再將氧化產物與步驟(2)中的碳酸鋰混合，將所得混合物在經高溫煅燒獲得粉末狀的鋰電池正極材料。

2.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(1)中所述的鋰電池正極粉末為LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂及LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂中的任意一種或幾種；所述的無機酸為磷酸、硫酸、硝酸和鹽酸中的任意一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(1)中所述無機酸與鋰電池正極粉末的液固比為10:1～50:1；酸浸反應的溫度為40～80℃，時間為5～120min。

4.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(2)中調節酸浸液的pH值為1～5。

5.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(2)中所述的萃取劑P227的濃度為0.3～1.0mol/L。

6.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(2)中鎳鈷錳共萃取為將鎳鈷錳比例為1:1:1全部共萃，使鎳鈷錳比例仍為1:1:1；或者鎳鈷錳共萃取為將鎳鈷錳比例為6:2:2部分共萃，使進入有機相的鎳與鈷錳相當，比例變成1:1:1；或者鎳鈷錳共萃取為將鎳鈷錳比例為8:1:1部分共萃，比例變成1:1:1或6:2:2。

7.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(2)中所述的鋰鎳萃余液中鋰鎳分離設計萃取級數為2～4級，反萃級數為2～4級的串級試驗將兩者分開。

8.根據權利要求1所述的回收方法，其特征在于，步驟(2)中所述的鋰沉淀為碳酸鋰的條件為加入碳酸鈉溶液使其與鋰的摩爾比為中性條件下，90℃反應40～60min。

9.根據權利要求1-8任意一項所述的回收方法，其特征在于，步驟(3)鎳鈷錳前驅體的制備具體步驟如下：

步驟(2)中鎳鈷錳共萃取的有機相通過濃度為0.2～0.6mol/L的鹽酸反萃得到反萃液，草酸作為共沉淀劑沉淀反萃液，沉淀劑的用量為草酸與鎳鈷錳總量的摩爾比1:1～1.5:1，使用氨水調節沉淀的pH為1.98，溫度30～60℃，沉淀時間2h，陳化12h，沉淀完成后固液分離，共沉淀產物用純水洗滌、120℃真空干燥4～6h，得到鎳鈷錳前驅體。

10.根據權利要9所述的回收方法，其特征在于，步驟(4)高溫煅燒制備鋰電池正極材料的具體步驟如下：

將步驟(3)得到的鎳鈷錳前驅體經煅燒獲得氧化產物，煅燒溫度為450～550℃，升溫速率為3～10℃/min，煅燒時間為5h，再將氧化產物與步驟(2)中的碳酸鋰混合，按照鋰與鎳鈷錳總量的摩爾比為1.05加入碳酸鋰，并在乙醇中研磨1h、烘干，將所得混合物經高溫煅燒，煅燒為先升溫至500℃、煅燒5h，再升溫至800～900℃、煅燒12h，升溫速率為3～5℃/min，最終獲得粉末狀的鋰電池正極材料。