一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法，具体包括以下步骤：将废旧锂离子电池正极煅烧，煅烧产物进行磁选分离，分离出的磁性组分进行氧化烧结制得三元金属氧化物，将其配成三元NiCoMn氧化物，加入锂源后进行锂化煅烧，得到正极活性材料。本发明专利技术采用铝热法对正极片进行直接热处理，利用正极集流体铝箔充当铝源，直接对极片上的活性材料进行原位还原，这不仅减少了回收工艺流程，还一定程度的降低了回收成本。磁选分离得到非磁性组分经过后续结晶处理可作为锂源，直接用于正极材料的合成，不溶性含铝成分经过净化处理后可以用于正极集流体铝箔的制备，实现了零添加、零污染的回收工艺过程。零污染的回收工艺过程。零污染的回收工艺过程。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池正极材料回收
，具体涉及一种废旧锂离子电池正极的回收及再利用方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池在近些年中的大量商业化，现在第一批锂离子电池已经面临废旧淘汰。但是废旧电池中的金属元素如果不能加以回收利用，不仅会对环境造成污染，同时也会浪费很多金属资源。锂离子电池中的锂、钴、镍等元素的地表含量较低，因此近年来的价格也越来越高。因此，对废旧电池中的金属元素进行有效回收成为当下有价金属资源的一个主要来源。找到一种简单有效、能耗较低的回收方法也是现在废旧电池回收的一个研究难点和重点。
[0003]当下对废旧锂离子电池的金属资源的回收方法主要有物理法、化学法、生物法等。化学法处理电极材料时，通常是采用将电极材料与集流体剥落，然后再进行还原处理得到金属合金或者金属颗粒。但将活性材料剥落会增加回收工艺流程，同时也会产生相应的回收成本。专利公开号为CN111252814A的专利，公开了一种废旧三元锂离子电池正极材料的回收方法，但此方法正极片经历了氧化烧结剥离活性材料
‑
收集正极片上的正极材料
‑
最后用酸浸还原得出含三元金属元素的浸出液，回收步骤较繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法，采用铝热法对正极片进行直接热处理，利用正极集流体铝箔充当铝源，直接对极片上的活性材料进行原位还原，这不仅减少了回收工艺流程，还一定程度的降低了回收成本。通过高温铝热还原
‑
锂分离
‑
氧化
‑
锂化烧结工艺，成功合成性能良好的正极材料。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法，包括以下步骤：（1）将废旧锂离子电池正极煅烧，得到煅烧产物；（2）将步骤（1）得到的煅烧产物进行磁选分离，分离出磁性组分和非磁性组分；（3）将步骤（2）分离出的磁性组分进行氧化烧结，制得三元金属氧化物；（4）将步骤（3）得到的三元金属氧化物加入过渡金属盐或者过渡金属氧化物，配成三元NiCoMn氧化物，加入锂源后进行锂化煅烧，得到正极活性材料。
[0006]优选的，步骤（1）中所述煅烧分为两段烧结，一段烧结温度为600
‑
800℃，烧结时间为2
‑
8h；二段烧结温度为1000
‑
1400℃，烧结时间为4
‑
12h，所述煅烧在真空氛围下进行。
[0007]优选的，步骤（1）中所述将废旧锂离子电池正极煅烧是将电池正极极片上的活性材料、附着在活性材料表面的电解液以及铝集流体进行煅烧使其发生铝热反应。
[0008]优选的，步骤（2）中所述的磁选分离的磁感应强度为300
‑
500mT。
[0009]优选的，步骤（2）中所述的磁性组分为NiCoMn合金；所述的非磁性组分包括锂金属和氧化铝，非磁性组分进行淋水处理得到LiOH溶液和不溶性含铝组分。LiOH溶液经过后续结晶处理可作为锂源，直接用于正极材料的合成，不溶性含铝成分经过净化处理后可以用于正极集流体铝箔的制备。步骤（1）的煅烧产物中含铝组分过多，这不仅对最终回收再利用的正极活性材料的性能不利，还会加大后续操作步骤中氧化烧结、配制三元贵金属的工艺消耗和原料消耗，因而需要先进行磁选分离。
[0010]优选的，步骤（3）中所述氧化烧结的温度为500
‑
800℃，时间为2
‑
12h，所述氧化烧结的气氛为纯氧气气氛。
[0011]优选的，步骤（4）中所述的过渡金属盐为硝酸盐、乙酸盐、碳酸盐和草酸盐中的任意一种或几种的组合，所述的过渡金属氧化物为氧化镍、氧化钴、氧化锰、二氧化锰、四氧化三锰中的任意一种或几种的组合。
[0012]优选的，步骤（4）中所述过渡金属盐或者过渡金属氧化物与三元金属氧化物的摩尔比为（0.5
‑
3）∶10。
[0013]优选的，步骤（4）中所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂中的一种或几种的组合；步骤（4）中所述锂源与三元NiCoMn氧化物中的过渡金属元素中锂元素的摩尔比为（1.03
‑
1.05）∶1。
[0014]优选的，步骤（4）中所述锂化煅烧的温度为700
‑
1000℃，锂化煅烧的时间为10
‑
30h。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术通过直接对拆解后的废旧电池正极极片进行高温烧结，并且分为两步烧结，第一步烧结目的是去除活性材料内部的粘结剂和其他有机杂质；第二段的烧结意在铝热还原反应的有效进行，保证铝热还原反应的彻底性，经过铝热还原后，过渡金属合金被还原出来，锂源和铝源通过磁选机被有效分离，进一步的淋水处理成功分离出氢氧化锂，作为磁性组分的过渡金属合金再进一步经过氧化和锂化处理，成功制备出性能优异的正极材料，通过自身铝热反应结合后续磁选过程，磁选过程分离出的非磁性组分，经过后续结晶处理可作为锂源，直接用于正极材料的合成，不溶性含铝成分经过净化处理后可以用于正极集流体铝箔的制备，实现了零添加、零污染的回收工艺过程。
[0016]（2）本专利技术通过一步铝热还原结合磁选分离，直接得到三元金属合金，将会大大降低生产成本，并且高效利用了本身所具有的铝还原剂，减少了添加剂的投入，降低了回收过程产生的大量废液对环境造成的不良影响，回收流程短，简单易操作，损耗少，减少了有价金属元素和锂源的逐级损失，适用于企业大规模正极回收处理工艺。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术反应过程及回收流程图。
具体实施方式
[0019]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0020]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0021]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0022]实施例1：本实施例提供了一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法，是一种简单高效的化学法回收工艺，通过对废弃正极材料进行高温铝热还原
‑
锂分离
‑
氧化
‑
锂化烧结，从而将金属元素全部转化为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池正极回收及再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废旧锂离子电池正极煅烧，得到煅烧产物，所述将废旧锂离子电池正极煅烧是将电池正极极片上的活性材料、附着在活性材料表面的电解液以及铝集流体进行煅烧使其发生铝热反应；（2）将步骤（1）得到的煅烧产物进行磁选分离，分离出磁性组分和非磁性组分；（3）将步骤（2）分离出的磁性组分进行氧化烧结，制得三元金属氧化物；（4）将步骤（3）得到的三元金属氧化物加入过渡金属盐或者过渡金属氧化物，配成三元NiCoMn氧化物，加入锂源后进行锂化煅烧，得到正极活性材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述煅烧分为两段烧结，一段烧结温度为600
‑
800℃，烧结时间为2
‑
8h；二段烧结温度为1000
‑
1400℃，烧结时间为4
‑
12h，所述煅烧在真空氛围下进行。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的磁选分离的磁感应强度为300
‑
500mT。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的磁性组分为NiCoMn合金；所述的非磁性组分包括锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青峰，李文科，邓华，
申请(专利权)人：湖南五创循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：