[發(fā)明專利]一種回收廢舊三元鋰離子電池中鎳和鈷的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011613040.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112746174A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李卓陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B7/00
• 分類號(hào): C22B7/00;C22B47/00;C22B23/00;H01M10/54
• 代理公司: 北京沃知思真知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11942
• 代理人: 周俊華

本發(fā)明公開(kāi)了一種回收廢舊三元鋰離子電池中鎳和鈷的方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：(1)正極活性物質(zhì)粉末浸出處理、(2)去除雜質(zhì)錳、(3)鈷酸鎳制備。本發(fā)明采用的是硫酸配合過(guò)氧化氫浸出?高錳酸鉀除錳雜質(zhì)?水熱焙燒法制備鈷酸鎳的方法，成功制備出形貌均勻、性能優(yōu)異、可直接再利用的材料。本發(fā)明方法相比原有方案中選擇性回收單一金屬的復(fù)雜工藝流程，具有工藝流程簡(jiǎn)單、藥劑用量少、回收率高等優(yōu)點(diǎn)、所制得的產(chǎn)物鈷酸鎳應(yīng)用廣，可用于制作超級(jí)電容器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種回收廢舊三元鋰離子電池中鎳和鈷的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有安全性能好、無(wú)記憶效應(yīng)、比能量高、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種可移動(dòng)電子產(chǎn)品中。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，達(dá)到使用壽命或失效的廢棄電池也增多。廢舊三元鋰離子電池中含有大量的鎳、鈷、錳、鋰等有價(jià)金屬元素，考慮到資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的重要性，都有必要對(duì)其進(jìn)行回收。目前廢舊電池處理方式大致分為三類：堆放于廢礦井、固化深埋和回收再利用。

近幾年國(guó)內(nèi)外對(duì)廢舊三元鋰離子電池的回收研究主要集中在對(duì)正極材料中有價(jià)金屬的回收上，普遍采用濕法回收工藝。濕法工藝是將廢舊鋰離子電池拆解后使用化學(xué)溶劑將電池中有價(jià)金屬浸出，然后再采用對(duì)應(yīng)試劑，依次選擇性分離溶液中的有價(jià)金屬元素。依次提取浸出液中金屬會(huì)導(dǎo)致回收方案繁瑣、回收產(chǎn)物所含金屬單一或產(chǎn)物形貌粗糙等問(wèn)題，所以很難有效利用回收產(chǎn)物并投入工業(yè)化。因此，需要一種浸出率高、耗費(fèi)藥劑種類和用量少以及再利用效果好的可以投入工業(yè)化的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種回收廢舊三元鋰離子電池中鎳和鈷的方法，以解決上述背景技術(shù)中方案繁瑣、回收產(chǎn)物單一及耗費(fèi)藥劑量大等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種回收廢舊三元鋰離子電池中鎳和鈷的方法，包括如下步驟：

(1)正極活性物質(zhì)粉末浸出處理：

取正極活性物質(zhì)粉末投入到帶冷凝管的三頸燒瓶中，然后依次加入硫酸和過(guò)氧化氫，并將三頸燒瓶置于恒溫水浴鍋中，同時(shí)向三頸燒瓶?jī)?nèi)插入溫度計(jì)，控制瓶?jī)?nèi)溫度為80℃，用攪拌棒攪拌反應(yīng)處理80min，完成后過(guò)濾分離出浸出液和浸出渣；

(2)去除雜質(zhì)錳：

將步驟(1)所得的浸出液倒于燒杯中，并放入恒溫水浴鍋中保持溫度為80℃，不斷攪拌處理，并在攪拌狀態(tài)下加入氧化劑高錳酸鉀，反應(yīng)1h后進(jìn)行抽濾除去雜質(zhì)渣，收集濾液后得凈化濾液；

(3)鈷酸鎳制備：

室溫下，將六水硫酸鎳和七水硫酸鈷加入到步驟(2)所得的凈化濾液中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅尤刖垡叶?000，再次攪拌至混合均勻，然后加入草酸，連續(xù)攪拌均勻后移入反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜在160℃的烘箱中保溫處理5h后，取出用無(wú)水乙醇和去離子水混合溶液洗滌3～5次，隨后進(jìn)行抽濾分離出固體沉淀，并于60℃的真空干燥箱中干燥處理5h，取出后得前驅(qū)體，最后在有氧氣氛下，對(duì)所述前驅(qū)體進(jìn)行焙燒處理2h，完成后得到回收產(chǎn)物黑色粉末狀NiCo₂O₄。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述的硫酸的濃度為2.5mol/L，硫酸的加入量是每1g正極活性物質(zhì)粉末對(duì)應(yīng)加入10.5mL；所述的過(guò)氧化氫的體積分?jǐn)?shù)為10％，過(guò)氧化氫的加入量是每1g正極活性物質(zhì)粉末對(duì)應(yīng)加入3.5mL。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述的攪拌處理時(shí)控制攪拌的轉(zhuǎn)速為300rpm；所述的高錳酸鉀的加入量是每1L浸出液對(duì)應(yīng)加入2.4g。

進(jìn)一步的，步驟(3)中所述的六水硫酸鎳的加入量是每1L凈化濾液對(duì)應(yīng)加入52g；所述的七水硫酸鈷的加入量是每1L凈化濾液對(duì)應(yīng)加入113g；所述的聚乙二醇2000的加入量是每1L凈化濾液對(duì)應(yīng)加入60g；所述的草酸的加入量是每1L凈化濾液對(duì)應(yīng)加入300g。