本发明专利技术公开了一种以废旧锂电池为原料逆向回收制备镍锰酸锂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)取废旧锂离子电池的电池正极片进行预处理获得正极粉；(2)将所述正极粉溶于无机酸中，除杂，得到含有镍和锰的混合酸液；(3)往所述混合溶液中加入镍源或锰源；(4)加入醋酸盐络合剂，调整醋酸盐浓度与金属离子总浓度的比例；(5)将混合溶液置于电解槽中进行电解，使镍锰氧化物沉积在钛片上；(6)停止通入直流电，取出钛片，分离钛片上的镍锰氧化物，干燥，得到镍锰氧化物粉末；(7)镍锰氧化物粉末与锂源混合均匀，然后进行煅烧处理，得到镍锰酸锂。该工艺能将废弃电池通过逆向回收工艺，得到与原产品性能相同的再生产品，实现资源化利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镍锰酸锂制备工艺，尤其涉及一种以废旧锂电池为原料逆向回收制备镍锰酸锂的工艺。
技术介绍
随着数码产品行业的不断发展，人们对电池的需求日益增加。镍锰酸锂是一种重要的锂电池正极材料，生产和使用日益广泛，市场需求量较大。在锂电池蓬勃发展的同时，可以预测，在不久的将来，当电池使用寿命终止后，会进入报废阶段，以目前锂电池的数量可以推算其报废量也是同等巨大。废旧锂电池正极材料为镍锰酸锂等，可以回收予以利用，做成金属粉、金属氧化物、化工盐等。但是，最佳方式还是通过逆向回收工艺回收镍锰酸锂，制备成电池材料，实现资源化利用。目前，回收镍锰酸锂电池材料的工艺，一般是在电池材料的金属提纯液中加入沉淀剂使镍锰金属沉淀出来，然后经高温煅烧制备成镍锰前驱体，再混合锂源制备出镍锰酸锂。使用的沉淀剂可以是固体沉淀剂，如碳酸盐；也可以是液体沉淀剂，如氨水。但是，投料成本比较高，若氨水作沉淀剂，会产生氨氮废水，既不环保，也增加废水处理成本。电沉积法是目前一种回收金属单质的方法，但是，由于镍、锰元素的析出电位相距较大，电沉积时容易单独析出氧化镍和氧化锰，较难发生共沉积得到镍锰氧化物；而且反应体系中镍、锰离子浓度的比例以及总浓度对镍锰氧化物的形貌结构影响较大，因此目前未有报道说明电沉积镍锰氧化物的最佳镍、锰离子浓度。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种以废旧锂电池为原料逆向回收制备镍锰酸锂的工艺，该工艺能将废弃电池通过逆向回收工艺，得到与原产品性能相同的再生产品，实现资源化利用。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种以废旧锂电池为原料逆向回收制备镍锰酸锂的工艺，包括以下步骤: (1)取废旧锂离子电池的电池正极片进行预处理获得正极粉； (2)将所述正极粉溶于无机酸中，除杂，得到含有镍和锰的混合酸液； (3)往所述混合溶液中加入镍源或锰源，调节混合溶液中镍和锰的摩尔浓度比为(0.5-2): I,金属离子总浓度为l_5mol/L ; (4)加入醋酸盐络合剂，醋酸盐浓度与金属离子总浓度的比例为f2: I ； (5)将混合溶液置于电解槽中，加热至85、5°C，恒温l(Tl5min，然后以钛片为阴极，石墨棒为阳极，通入恒电流直流电，控制电流密度在10(T500A/m2，维持2飞h，使镍锰氧化物沉积在钛片上； (6)停止通入直流电，取出钛片，分离钛片上的镍锰氧化物，干燥，得到镍锰氧化物粉末； (7)镍锰氧化物粉末与锂源混合均匀，然后进行煅烧处理，得到镍锰酸锂。在本专利技术中，根据电流密度、温度和溶液的浓度对晶体成核速度和尺寸的影响。在其他条件相同情况下，采用高电流密度，能使晶体成核快，晶核多，尺寸大，尺寸过大不利于镍锰酸锂的电化学性能，故最高电流密度不超过500A/m2;采用低电流密度，成核慢，晶核少，尺寸小，但会降低生产效率，故最低电流密度不低于ΙΟΟΑ/m2。其他条件相同情况下，采用高温，能加快体系反应速度，但温度过高会使水溶液体系沸腾或近沸，使反应体系不稳定，故最高温度不超过95°C ;采用低温，能使反应稳定，有利于晶体均匀生长，结构一致，但温度过低会生产效率，故最低温度不低于85°C。在其他条件相同情况下，采用高浓度溶液，能增加产物产量，但浓度过高会使晶体生长超过基底容积，发生团聚，不利于镍锰酸锂的电化学性能，故金属离子最高总浓度不超过5mol/L ;采用低浓度溶液，能保证晶体生长空间，但浓度过低会使产量较低，浪费资源，故金属离子最高总浓度不低于lmol/L。本专利技术所述步骤(I)的预处理，是将电池单体拆解，取出正极片，再将正极片破碎，热解，振动筛分，使正极粉与其他材料物理分离； 本专利技术所述步骤(2)的镍源为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种，所述锰源为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种，所述无机酸为盐酸、硝酸和硫酸中的一种，其中优选采用硝酸，硝酸的氧化性既是用于前端溶解，也是用于电沉积氧化镍锰，可以节省了氧化剂的投料步骤和成本。本专利技术所述步骤(2)除杂，是通过萃取方式提纯只含有镍、锰两种金属元素的酸溶液。作为本专利技术的一个实施方式，所述萃取具体过程为:控制酸溶液pH为疒3，加入由体积分数为30%的P2O4和体积分数为70%的磺化煤油构成的萃取剂，萃取剂和酸液的体积比为2: I，平衡时间为15 30min，再用2mol/L无机酸反萃，平衡时间为15 30min，得到含镍、锰的混合酸液。本专利技术所述步骤⑷的醋酸盐络合剂为醋酸钠或醋酸钾。本专利技术所述步骤(6)采用超声振荡来是镍锰氧化物脱离钛片，振荡时间优选为l(Tl5min。所述的干燥采用压滤干燥，即将超声振荡后的镍锰氧化物悬浮液进行压滤，将滤渣置于加热炉中，加热至100°C，干燥30min。本专利技术所述步骤(7)所述镍锰氧化物与锂源的质量比为3 5:1。所述煅烧处理的程序为以2°C /min速度升温至200°C，恒温4h，再升温至50(T600°C，恒温10 12h。所述步骤(7)锂源为碳酸锂或氢氧化锂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果: (I)本专利技术由废旧电池正极材料先合成镍锰氧化物，再合成新的镍锰酸锂正极材料，能将废弃电池通过逆向回收工艺，得到与原产品性能相同的再生产品，实现资源化利用。(2)本专利技术合成镍锰氧化物的步骤中，能通过控制电流密度、温度和溶液的浓度来控制晶体生长的速度和大小，有利于调控合成材料的性质和性能。(3)本专利技术是将镍锰氧化物从溶液中电积出来，与传统的沉淀法相比，省去了添加固体沉淀剂或氨水的环节，节约了辅料的成本，而且过程不产生氨氮废水污染，降低了废水处理成本。(4)本专利技术控制反应体系中镍离子与锰离子的比例及总浓度，电沉积得到形貌为均一球形的镍锰氧化物，提供了 一种现有技术未有的合成配方。(5)本专利技术使用醋酸盐为络合剂，利用醋酸根能与镍、锰离子络合的性质，拉近镍、锰元素的析出电位，使镍、锰元素易于发生共沉积，解决镍、锰元素因析出电位相距较远，单独沉积的问题。附图说明 图1是本专利技术实施例一所得镍锰氧化物的SEM图。图2是对比实验一所得镍锰氧化物的SEM图。图3是对比实验二所得镍锰氧化物的SEM图。具体实施例方式实施例一: (I)将电池单体拆解，取出正极片；将正极片粉碎，热解，采用60目的标准筛在振动下进行筛分，获得正极粉末1846g。(2)将正极粉末溶于IOL硝酸中，不溶物过滤除去，控制滤液pH为2，加入20L萃取剂，萃取剂的组分为体积分数为30%的P2O4和体积分数为70%的磺化煤油，平衡时间为15min，再用IOL 2mol/L硝酸反萃取，平衡时间为15min，得到溶液为硝酸镍与硝酸锰的混合溶液，测得溶液中镍离子浓度为0.60mol/L，锰离子浓度为0.63mol/L。(3)往步骤(2)的混合溶液中，加入54.84g硝酸镍，使镍离子与锰离子浓度比为I:I O(4)加入1033.2g醋酸钠，醋酸盐浓度与金属离子总浓度的比例为1:1。(5)将上述溶液倒入电解槽，加热至85°C，恒温lOmin。插入钛片和石墨棒，以钛片为阴极，以石墨棒为阳极，连通恒电流仪，通入恒电流直流电，控制电流密度为ΙΟΟΑ/m2，维持2h，使镍锰氧化物沉积至钛片上； (6)停止通入直流电，取出钛片，置于水中，超声振荡5min，镍锰氧化物脱离钛片，将超声振荡后的镍锰氧化物悬浮液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以废旧锂电池为原料逆向回收制备镍锰酸锂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)?取废旧锂离子电池的电池正极片进行预处理获得正极粉；(2)?将所述正极粉溶于无机酸中，除杂，得到含有镍和锰的混合酸液；(3)?往所述混合溶液中加入镍源或锰源，调节混合溶液中镍和锰的摩尔浓度比为0.5~2﹕1，金属离子总浓度为1~5mol/L；(4)?加入醋酸盐络合剂，醋酸盐浓度与金属离子总浓度的比例为1~2﹕1；(5)?将混合溶液置于电解槽中，加热至85~95℃，恒温10~15min，然后以钛片为阴极，石墨棒为阳极，通入恒电流直流电，控制电流密度在100~500A/m2，维持2~5h，使镍锰氧化物沉积在钛片上；(6)?停止通入直流电，取出钛片，分离钛片上的镍锰氧化物，干燥，得到镍锰氧化物粉末；(7)?镍锰氧化物粉末与锂源混合均匀，然后进行煅烧处理，得到镍锰酸锂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：欧彦楠，李长东，余海军，
申请(专利权)人：佛山市邦普循环科技有限公司，湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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