【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种二次电池正极材料的再利用方法，更具体地，涉及不仅安全地分离废电池中所含的正极材料而不产生酸废物等副产物，而且通过简单高效的工艺再利用废电池，从而可显着降低社会和经济成本的二次电池正极材料的再利用方法及使用其的二次电池正极材料的再利用装置。
技术介绍
1、近年来，随着锂离子二次电池产业的发展，使用锂离子电池的电池产量以几何级数增长，这最终导致达到使用寿命的废电池的产生量增加，因此预计由于废电池的处置问题带来各种社会和经济成本问题。
2、另一方面，由于火灾风险、毒性及金属性问题，废电池不能像一般废物一样处置，必须采用单独储存和处理的方法。为了安全处理如上所述的废电池，必须将各个部件分解、稳定化，然后进行处置，在上述废电池的组件中成本占比最大的组件是如licoo2、li(ni、co、al)o2、limno2、li(ni、co、mn)o2等的正极材料。
3、因此，为了解决废电池处置的社会和经济成本问题，并对上述正极材料进行再利用，正在对再将正极材料整体溶解在强酸溶液中后通过放入添加剂来逐步沉淀并分离所需的金属的方法进行研究，但其由于以下问题而在实际工业中的使用受到限制。
4、第一，作为用作二次电池正极材料的金属材料的镍、钴、铝、锰等具有相似的化学性质，因此很难将它们分离成纯物质，为了分离成纯物质，必须要求额外的纯化工艺。这导致再利用工艺步骤的复杂化和额外的成本问题，因此存在再利用效率和经济性非常低的问题。
5、第二，上述方法的问题在于，不仅需要对正极材料进行额外的纯化工艺
6、第三，由于锂的这些特性，通过再次混合锂前体并将其合成为与原始材料相同的组成来再利用的过程中也存在困难。这是因为，由于在其他金属的分离过程中一起包含的锂而在再合成过程中需要用于将其再次纯化的额外的纯化工艺。
7、因此，迫切需要研究能够安全地分解并处置废电池的组件、通过再利用降低社会和经济成本、同时解决作为上述问题的分离效率问题、不需要额外工艺、可选择性地回收正极材料的简单有效的二次电池正极材料的再利用方法。
技术实现思路
1、技术问题
2、本专利技术是为了克服上述问题而研制的，作为本专利技术要解决的第一问题，本专利技术的目的在于提供一种二次电池正极材料的再利用方法及使用其的再利用装置，其通过安全地分离并再利用废电池中所含的正极材料来能够降低由于急剧增加的二次电池使用导致的社会和经济成本。
3、另外，作为本专利技术要解决的第二问题，本专利技术的另一目的在于提供一种二次电池正极材料的再利用方法及使用其的再利用装置，其在分离废电池中所含的正极材料的过程中可以省略由于正极材料的化学特性而需要的额外的纯化工艺，因此简单有效。
4、此外，作为本专利技术要解决的第三问题，本专利技术的再一目的在于提供一种二次电池正极材料的再利用方法及使用其的再利用装置，其在分离废电池中所含的正极材料的过程中不使用强酸，因此不会产生额外的酸废物，并且只能选择性地回收锂，从而改善处理效率和经济性。
5、解决问题的方案
6、为了解决上述问题，本专利技术提供一种二次电池正极材料的再利用方法，其包括：步骤(1)，通过使从电池分离的包含lmox的正极材料与含氯气体产生氯化反应来形成第一混合物(s100)；步骤(2)，通过将上述第一混合物与溶剂接触来分离mox，从而形成包含溶剂的第二混合物(s200)；步骤(3)，通过将上述第二混合物与碳酸盐产生反应来分离mco3(s300)；及步骤(4)，从已分离上述mco3的第二混合物中分离碳酸锂(li2co3)(s400)。其中，上述l为li(锂)，上述m为选自co(钴)、ni(镍)、al(铝)及mn(锰)中的至少一种，x为0.5至2.5的常数。
7、另外，根据本专利技术的一实施例，上述氯化反应温度可以为450℃至700℃。
8、另外，根据本专利技术的另一实施例，上述含氯气体可以为氯气(cl2)。
9、另外，根据本专利技术的再一实施例，在上述步骤(1)中，第一混合物可以包括licl、mcly及mox，其中，上述y为1至3的常数。
10、另外，根据本专利技术的一实施例，相对于上述含氯气体的总重量，氯气的含量可以为10重量％至90重量％。
11、另外，根据本专利技术的另一实施例，上述步骤(2)中的溶剂可以为水和醇中的至少一种。
12、另外，根据本专利技术的再一实施例，上述步骤(3)中的碳酸盐可以为碳酸钠和碳酸钾中的一种。
13、另外，根据本专利技术的一实施例，上述步骤(4)可以为通过干燥已分离mco3的第二混合物来去除上述溶剂的一部分并通过对于溶剂的溶解度差异分离碳酸锂的步骤。
14、另外，根据本专利技术的另一实施例，上述步骤(4)还可以包括：步骤(4-1)，通过干燥已分离mco3的第二混合物来去除上述溶剂的一部分或全部(s410)；及步骤(4-2)，还添加第二溶剂，以通过利用对于溶剂的溶解度差异分离上述第二混合物中所含的碳酸锂和氯化钠(s420)。
15、另外，根据本专利技术的一实施例，上述步骤还可包括通过使用在上述步骤中所分离的mox、mco3及碳酸锂来再生产lmox的步骤(s430)。
16、另外，本专利技术提供一种通过上述二次电池正极材料的再利用方法再生产的二次电池正极材料。
17、另外，本专利技术提供一种二次电池正极材料的再利用方法，其包括通过使从电池分离的包含lmox的正极材料与含氯气体产生氯化反应来分离mox的步骤。其中，上述l为li(锂)，上述m为选自co(钴)、ni(镍)、al(铝)及mn(锰)中的至少一种，x为0.5至2.5的常数。
18、另外，本专利技术提供一种二次电池正极材料的再利用装置，其包括：第一反应部，通过使从电池分离的包含lmox的正极材料与含氯气体产生氯化反应来形成第一混合物；第一分离部，与上述第一反应部连通，且通过将上述第一混合物与溶剂接触来分离mox，从而形成包含溶剂的第二混合物；第二分离部，与上述第一分离部连通，通过使上述第二混合物与碳酸盐产生反应来分离mco3；及第三分离部，与上述第二分离部连通，从已分离上述mco3的第二混合物中分离碳酸锂。其中，上述l为li(锂)，o为氧，上述m为选自co(钴)、ni(镍)、al(铝)及mn(锰)中的至少一种，x为0.5至2.5的常数。
19、另外，根据本专利技术的一实施例，上述装置还可包括合成部，上述合成部与第一分离部、第二分离部及第三分离部连通，并且由从第一分离部、第二分离部及第三分离部分离的mox、mco3及碳酸锂再生产lmox。
20、另外，根据本专利技术的另一实施例，上述第一反应部还可包括气体注入部，上述气体注入部用于将气体注入到第一反应部。
21、另外本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述氯化反应温度为450℃至700℃。
3.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述含氯气体为氯气(Cl2)。
4.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，在上述步骤(1)中，第一混合物包括LiCl、MCly及MOx，其中，上述y为1至3的常数。
5.根据权利要求3所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，相对于上述含氯气体的总重量，氯气的含量为5重量％至90重量％。
6.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(2)中的溶剂为水和醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(3)中的碳酸盐为碳酸钠和碳酸钾中的一种。
8.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(4)为通过干燥已分离MCO3的第二混合物来去除上述溶剂
9.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(4)还包括：
10.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，还包括通过使用所分离的MOx、MCO3及碳酸锂来再生产LMOx的步骤(4-3)(S430)。
11.一种二次电池正极材料，其特征在于，通过根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法再生产。
12.一种二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，包括通过使从电池分离的包含LMOx的正极材料与含氯气体产生氯化反应来分离MOx的步骤，
13.一种二次电池正极材料的再利用装置，其特征在于，包括：
14.根据权利要求13所述的二次电池正极材料的再利用装置，其特征在于，还包括合成部，上述合成部与第一分离部、第二分离部及第三分离部连通，并且由从第一分离部、第二分离部及第三分离部分离的MOx、MCO3及碳酸锂再生产LMOx。
15.根据权利要求13所述的二次电池正极材料的再利用装置，其特征在于，上述第一反应部还包括气体注入部，上述气体注入部用于将气体注入到第一反应部。
16.根据权利要求13所述的二次电池正极材料的再利用装置，其特征在于，上述第一反应部还包括加热器，上述加热器用于以高温状态保持含氯气体。
17.根据权利要求13所述的二次电池正极材料的再利用装置，其特征在于，上述第一分离部还包括溶剂注入部，上述溶剂注入部用于注入溶剂。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述氯化反应温度为450℃至700℃。
3.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述含氯气体为氯气(cl2)。
4.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，在上述步骤(1)中，第一混合物包括licl、mcly及mox，其中，上述y为1至3的常数。
5.根据权利要求3所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，相对于上述含氯气体的总重量，氯气的含量为5重量％至90重量％。
6.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(2)中的溶剂为水和醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(3)中的碳酸盐为碳酸钠和碳酸钾中的一种。
8.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(4)为通过干燥已分离mco3的第二混合物来去除上述溶剂的一部分并通过对于溶剂的溶解度差异分离碳酸锂的步骤。
9.根据权利要求1所述的二次电池正极材料的再利用方法，其特征在于，上述步骤(4)还包括：
10.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：全珉求，金圣旭，李槿荣，殷熙喆，吴孟教，
申请(专利权)人：韩国原子力研究院，
类型：发明
国别省市：
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