[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

本發明涉及一種三元鋰電池正極材料的回收方法，屬于電池材料回收與循環利用技術領域，包括如下步驟：(1)將鋰電池正極粉末加入不含還原劑的無機酸中浸出，得到酸浸液；(2)酸浸液調pH，用P227作為萃取劑進行鎳鈷錳共萃取，同時分離鋰；(3)鎳鈷錳共萃取的有機相經酸反萃得到反萃液，草酸作為共沉淀劑沉淀反萃液制備鎳鈷錳前驅體；(4)再高溫煅燒鎳鈷錳前驅體制備得到粉末狀的鋰電池正極材料，得到的正極粉組裝成的電池放電容量大于140mAh/g。本發明通過溶劑萃取法實現了鎳鈷錳與鋰的分離，同時還實現了不同型號三元電池正極材料的調控，該方法出口產品靈活多樣，可調節性強，在電池正極材料分離和回收中有應用價值。

技術領域

本發明屬于電池材料回收與循環利用技術領域，具體涉及一種三元鋰電池正極材料的回收方法。

背景技術

鋰離子電池憑借其優異的電化學性能，已被廣泛地用作能量存儲等設備。隨之因其過高的消耗量使其固體廢物成為世界上增長最快的廢物之一，導致資源的浪費和一系列的環境問題。

最近從廢舊鋰電池中回收有價金屬越來越受到人們的關注，常見的回收方法包括選擇性浸出、選擇性沉淀和溶劑萃取等。無論是選擇性浸出和沉淀都不能保證各個金屬離子之間理想的分離。同時嚴重的試劑消耗、復雜的操作條件以及固體之間的相互夾帶會導致產品純度不足，有時還需要添加純物質來調節各種元素的比例以制備前驅體。而溶劑萃取法調節性強，分離效果好，它可以控制目標產品的組成來滿足多樣性的需求，是濕法回收中最常用的方法，也是獲得相對純凈產物的方法。

通常應用溶劑萃取法分離電池中的金屬元素是通過調節實驗條件以實現多種金屬的單一分離，獲得金屬的單一產品并將其應用于各自所需領域。當然為了縮短金屬分離過程，試圖從浸出溶液直接再生正極材料，而不單獨分離鎳，鈷和錳也是電池回收較好的思路。如果能夠采用一種有效的方法來建立鋰回收與高附加值產品再生之間的關系，那么對回收廢電池的可持續發展將具有重要意義。目前來說鋰與鎳鈷錳的分離仍然是一個挑戰，迫切需要尋找一種萃取劑以改善該缺點。萃取劑P227由于其優異的界面現象、較低的合成成本、較高的飽和容量和較高的分離能力應用于電池中金屬的共萃取上將是一個新的嘗試。

發明內容

本發明要解決現有技術中的技術問題，提供一種三元鋰電池正極材料的回收方法，該回收方法是一種新的電池正極回收思路，采用萃取劑P227，通過溶劑萃取法實現鎳鈷錳的共萃和鋰的分離，同時還可以調節正極組成。該方法所需流程短、出口產品靈活多樣、可調節性強，在分離和回收電池中有價金屬方面具有應用價值。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

本發明提供一種三元鋰電池正極材料的回收方法，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。