[發(fā)明專利]一種快速廉價再資源化廢舊鋰離子電池正極材料中金屬元素的方法

在審

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• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115133167A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 李偉偉;姚路;李瓊;任宇昊;常曉晗;姚棟嘉
• 申請（專利權）人: 新鄉(xiāng)學院;河南泛銳復合材料研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發(fā)明公開一種快速廉價再資源化廢舊鋰離子電池正極材料中金屬元素的方法。（1）、稱取廢舊鋰離子電池正極材料，采用有機酸溶液并滴加雙氧水的方法將其溶解，過濾，得到澄清溶液；（2）、常壓50?100℃溫度下加熱澄清溶液，得到各種金屬有機鹽的混合物；（3）、通過電感耦合等離子光譜儀測定其中的各種金屬元素的含量，確定各種金屬元素之間的配比；（4）、400?1000℃高溫煅燒各種金屬有機鹽的混合物1?10 h，得到復合金屬氧化物；（5）、根據(jù)各種金屬元素的配比需求，在復合金屬氧化物的基礎上補加對應的金屬源，氧氣或富氧空氣氛圍下500?1000℃高溫煅燒5?20 h。本發(fā)明對設備的要求低、工藝簡單、投資少、環(huán)境友好，能同時回收多種金屬元素，金屬離子回收率高。

技術領域

本發(fā)明屬于廢舊鋰離子電池正極材料的回收領域，具體涉及一種快速廉價再資源化廢舊鋰離子電池正極材料中金屬元素的方法。

背景技術

經(jīng)過最近20年的發(fā)展，鋰離子電池已經(jīng)廣泛進入了我們的生活。它以電壓高、容量大、無記憶效應和壽命長等優(yōu)點被廣泛應用于移動電話、數(shù)碼相機、筆記本電腦和電動車等。在大量應用和生產鋰離子電池的同時，也產生了大量的廢舊鋰離子電池，如何回收廢舊鋰離子電池同樣也是我們所關心的。鋰離子電池的回收技術，主要集中在如何回收再利用正極材料中的金屬元素。鋰離子電池常用的正極材料有鎳酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰以及磷酸鐵鋰等。

現(xiàn)在廢舊鋰離子電池正極材料的回收方法主要是萃取法和共沉淀法，這兩種方法都存在工藝復雜、工藝條件難以控制、金屬離子回收率低、回收設備投資高的缺點。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種快速廉價再資源化廢舊鋰離子電池正極材料中金屬元素的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案如下：

一種快速廉價再資源化廢舊鋰離子電池正極材料中金屬元素的方法，其特征在于：

（1）、稱取廢舊鋰離子電池正極材料，采用有機酸溶液并滴加雙氧水的方法將其溶解，過濾掉不溶物，得到澄清溶液；

（2）、常壓50-100 ℃溫度下加熱步驟（1）所得澄清溶液，直至不再有固體物質析出為止，然后固液兩相分離，得到各種金屬有機鹽的混合物；

（3）、取一定量步驟（2）所得各種金屬有機鹽的混合物加水配制溶液，每1 g各種金屬有機鹽的混合物加水200-300 mL，通過電感耦合等離子光譜儀測定其中的各種金屬元素的含量，確定各種金屬元素之間的配比；

（4）、400-1000 ℃高溫煅燒步驟（2）所得各種金屬有機鹽的混合物1-10 h，得到復合金屬氧化物；

（5）、根據(jù)目標產品鋰離子電池正極材料中各種金屬元素的配比以及步驟（3）測定的各種金屬元素的配比，在步驟（4）所得復合金屬氧化物的基礎上補加對應的金屬源，氧氣或富氧空氣氛圍下500-1000 ℃高溫煅燒5-20 h，得到目標產品鋰離子電池正極材料；其中，當需要補加金屬鋰時，所述金屬源為碳酸鋰或者氫氧化鋰；當需要補加金屬鎳時，所述金屬源為氫氧化鎳；當需要補加除金屬鋰、金屬鎳之外的金屬時，所述金屬源為對應的金屬氧化物。

較好地，所述廢舊鋰離子電池正極材料為鎳酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰中的一種或者多種。

較好地，所述有機酸為檸檬酸、酒石酸、乙酸、草酸、甲酸或馬來酸；有機酸溶液的濃度為0.1-3 mol/L。

較好地，有機酸溶液的添加量保證其中的有機酸與廢舊鋰離子電池正極材料的質量比為（1-5）∶1，雙氧水的添加量保證其中的H₂O₂與廢舊鋰離子電池正極材料的質量比為（0.001-0.15）1。

較好地，所述富氧空氣是指空氣中氧氣的體積含量在30-80%之間。

有益效果：