[發明專利]一種利用廢舊三元鎳鈷錳酸鋰電池制備氧化鈷的方法

在審

• 申請號: 202011464487.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112573586A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 劉秉國;趙鋆澤;董恩華;董希志
• 申請（專利權）人: 徐州宇帆機電科技有限公司;昆明理工大學
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;C01G45/02;H01M10/54
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 邢江峰

本發明公開了一種利用廢舊三元鎳鈷錳酸鋰電池制備氧化鈷的方法。先將廢舊電池進行深度放電、拆解剝離后得到正極物質和負極物質，對兩者進行混合、球磨、篩分、壓塊后在無氧條件下微波焙燒，得到的焙燒產物經過二氧化碳?水浸以分離鋰，過濾后對浸出渣進行干燥、磁選以分離錳，再對分離后渣進行酸浸、萃取、沉淀以得到草酸鈷沉淀，最后微波煅燒得到氧化鈷產品。本發明實現了廢舊三元鋰離子電池的綜合回收和利用，在制備氧化鈷的過程中也實現了鋰、鎳以及錳的回收。同時，微波加熱的方式大大提高了還原階段和煅燒階段的效率，既提高了經濟效益，又降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及一種廢舊鋰電池回收技術，具體涉及一種利用廢舊三元鎳鈷錳酸鋰電池制備氧化鈷的方法，屬于資源回收利用領域。

背景技術

氧化鈷(CoO·Co₂O₃)在陶瓷、催化劑、電磁材料和化學電源等領域有著十分廣泛的應用，尤其在氫鎳電池、鋰離子電池和燃料電池等新型化學能源體系中起著舉足輕重的作用。例如，制備鎳氫電池時氧化鈷是十分重要的添加劑，其不僅能夠顯著提高電池的充放電性能和循環壽命，而且對提高耐過充電能力及減少自放電也有很大的幫助。

目前，國內生產氧化鈷的生產主要以純單質鈷為原料，對其進行酸浸后得到含鈷溶液，再用可溶性草酸鹽或者碳酸鹽對鈷進行沉淀，經過干燥后得到高純草酸鈷，最后對高純草酸鈷進行煅燒得到氧化鈷，這種方法存在原料成本高、收率低的缺點。另外，存在一些企業利用復雜鈷二次物料制備氧化鈷，除鈷以外還含有鐵、銅、砷等有害物質，除雜過程繁瑣，且回收價值低，存在生產成本高、生產效益低的問題。

綜上所述，設計一種原料易得、生產成本低、經濟效益高的制備氧化鈷的方法已迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用廢舊三元鎳鈷錳酸鋰電池制備氧化鈷的方法，將氧化鈷的制備與廢舊鋰離子電池的回收相結合，大大提高生產效益。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種利用廢舊三元鎳鈷錳酸鋰電池制備氧化鈷的方法，具體步驟如下：

(1)將廢舊三元鎳鈷錳酸鋰離子電池進行放電預處理，對放電后的廢舊三元鋰離子電池進行拆解，得到電極、外殼以及電極引出端，剝離電極得到正極物質、負極物質以及集流體；

(2)將正極物質與負極物質按照一定比例混合、干燥、球磨、篩分后進行壓制，得到塊狀混合物料；

(3)將塊狀混合物料置于密閉微波高溫設備中，升溫前先向爐內通入氮氣，排出多余的空氣，然后在600～900℃的條件下保溫70～120min，加熱結束后待焙燒產物冷卻至室溫后取出，并對焙燒產物進行球磨；

(4)將焙燒產物置于3～7℃的水中攪拌浸出，同時不斷向冷水中通入二氧化碳氣體，浸出結束后過濾得到碳酸氫鋰溶液和浸出渣；

(5)對浸出渣進行干燥、反復磁選，得到磁性物質鎳鈷單質以及非磁性物質一氧化錳；

(6)對鎳鈷單質進行硫酸酸浸，對浸出液進行萃取、分離得到含鎳水相和含鈷有機相，再對含鈷有機相進行反萃取得到含鈷水溶液；

(7)向含鈷水溶液中加入草酸與氨水的混合物，過濾后得到草酸鈷沉淀，經過淋洗、烘干、磨粉過篩、煅燒后得到氧化鈷產品。

優選的，步驟(1)中放電預處理將鋰離子電池單體電壓放電到3.2V以下。

優選的，將廢舊三元鋰離子電池接入電阻用電器進行初步放電，初步放電時長為3～6小時，再將整個電池浸泡于氯化鈉溶液中進行深度放電，浸泡時長為12～24小時。

優選的，所述氯化鈉溶液的濃度為10～20g/L。

優選的，步驟(2)所述正極物質與負極物質的質量比為4～6：1。