[發明專利]一種廢舊鋰離子電池正極材料的回收再利用方法及其回收裝置

在審

• 申請號: 202211093073.0
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115448381A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 李青峰;李杰
• 申請（專利權）人: 湖南五創循環科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01D15/02;H01M10/54
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

一種廢舊鋰離子電池正極的回收再利用方法及其回收裝置。回收再利用方法包括以下步驟：將正極極片在惰性氣體下進行煅燒得到正極活性材料粉末；正極活性材料粉末與還原性氣體混合進行高溫還原反應制得金屬合金；對金屬合金淋水處理得到過渡金屬合金和LiOH溶液；LiOH溶液蒸餾除去水分得到LiOH晶體；過渡金屬合金按比例選配過渡金屬鹽或者過渡金屬氧化物，然后進行氧化燒結反應生成NiCoMn三元氧化物。本發明的回收流程簡單易操作，減少了有價金屬元素和鋰源的逐級損失，可以用于大規模正極回收處理工藝。

技術領域

本發明屬于廢舊鋰離子電池正極材料回收技術領域，具體涉及一種廢舊鋰離子電池正極的回收再利用方法及其回收裝置。

背景技術

近年來，鋰離子電池在各領域已經得到了廣泛應用，廢舊鋰離子電池也越來越多，如果直接排放，電池中的貴金屬等組分將會嚴重危害環境。同時，廢舊鋰離子電池中的鋰、鎳、鈷、銅等貴金屬元素的成本較高，如果能夠合理回收利用，將會變廢為寶，大大降低鋰離子電池的成本，一定程度上緩解世界上的資源危機。但是，找到一種合理、有效的回收處理方法成為當下研究人員探討的重點和難題。因此，需要不斷探索和找尋到有效的工藝，對電極材料中的有價值的元素進行回收處理，減少廢舊材料對環境造成的危害。

目前，對正極材料的回收處理方法主要包括物理法、化學法和生物法。其中化學法作為研究最多的一種回收方法，是通過化學反應來對廢舊鋰離子電池中的金屬離子進行分離和萃取，主要包括沉淀法、溶劑萃取法、鹽析法、電滲析法等，化學法的操作簡便，流程較短，因此其應用最為廣泛。現有的廢舊電池回收技術大多需要額外加入還原劑或者添加劑來輔助回收工序的進行，在這種情況下，不可控因素也隨之增加，對環境和資源的浪費也不可避免。同時，繁瑣的回收工藝將需要通過多個回收裝置來進行一步一步的回收提純處理。

發明內容

本發明的目的是針對現有廢舊電池回收過程存在的上述問題，本發明首要目的是提供一種廢舊鋰離子電池正極的回收及再利用方法。本發明通過一種高溫剝離-還原-鋰萃取-分離-氧化工藝，得到金屬氧化物，可直接用于鋰電負極，或者再進一步將金屬氧化物與鋰源煅燒處理，合成性能良好的正極材料。本發明次要目的是提供一種實施上述回收及再利用方法的回收裝置，以實現快速實現貴金屬的回收和再利用。

本發明采取的技術方案如下：

一種廢舊鋰離子電池正極材料的回收再利用方法，包括以下步驟：

（1）將廢舊鋰離子電池正極極片置于反應塔中在惰性氣體下進行煅燒，而后對煅燒產物進行振動篩分得到正極活性材料粉末；

（2）將得到的正極活性材料粉末與還原性氣體混合，進行高溫還原反應制得金屬合金，然后對金屬合金進行淋水處理，得到過渡金屬合金和LiOH溶液；

（3）將LiOH溶液傳入氫氧化鋰回收裝置，蒸餾除去水分，得到LiOH晶體；將過渡金屬合金中各成分含量進行測定，而后根據測定結果按比例選配一些過渡金屬鹽或者過渡金屬氧化物，然后將過渡金屬合金與選配的過渡金屬鹽或者過渡金屬氧化物混合后進行氧化燒結反應生成NiCoMn三元氧化物。

進一步優選的，上述步驟（1）中煅燒溫度為400-600℃，煅燒氣氛為氬氣、氮氣中的一種。

進一步優選的，上述步驟（2）中還原性氣體為CO、H₂中的一種；氣體流速為80-100mL/min。控制流速的目的是保證還原反應的完全發生且不過度浪費還原性氣體。

進一步優選的，上述步驟（2）中高溫還原反應溫度為500-800℃，高溫還原反應時間為3-10h。

進一步優選的，上述步驟（3）中氧化燒結溫度為500-800℃，氧化燒結氣氛為純氧氣氣氛或空氣氣氛。

進一步優選的，上述過渡金屬鹽為硝酸鹽、乙酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種。