[发明专利]一种回收再生锂离子电池正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收再生锂离子电池正极材料的方法，具体地说，涉及一种利用废旧锂离子电池分离回收其中的钴和锂，并将所述钴和锂再生成新的钴酸锂电极材料的方法，属于电极材料的回收与循环再利用技术领域。

背景技术

近年来随着移动通讯的快速发展以及笔记本电脑的普及，锂离子电池由于其电压高、质量轻、比能量大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应以及环境污染少等优点，迅速替代了镍镉、镍氢电池成为最受欢迎的高能电池，在手机、相机以及笔记本电脑等领域得到了广泛的应用。同时，锂离子电池正向高性能、多型号、低成本和高安全性的方向发展。作为电源更新换代产品，微型锂离子电池还将在区域电子综合信息系统、卫星及航天等地面与空间军事、电动汽车、民用等领域有着广阔的应用前景。

锂离子电池的循环寿命一般在500～1000次之间，报废后，若弃之于环境，废旧锂离子电池内部的有机电解液会污染大气、水和土壤等；废旧锂离子电池内部的重金属会污染水和土壤等，并通过生物链危害人体。此外，废旧锂离子电池中还含有大量有价值的金属，例如重约40g的手机电池，其中钴、铜、铝、铁和锂的含量分别为15％，14％，4.7％，25％和0.1％。其中，钴是一种稀有的贵金属，在自然界原生矿中的含量很低，而钴用于锂离子电池正极材料中的需求量却较高，所以有必要对钴进行回收和再利用。

目前，国内外对于废旧锂离子电池的回收与再生技术已经取得了很大的进展。废旧锂离子电池的资源化主要集中于其正极活性材料的回收与再利用，现有回收所采取的方法主要有火法、溶剂萃取法、化学沉淀法和生物法等。其中，火法主要是通过还原焙烧分离钴和铝，浸出分离钴和乙炔黑。火法工艺较简单，但能耗较大，而且温度过高。溶剂萃取法主要是利用特定的有机溶剂与钴形成配合物，对钴和锂进行分离和回收。萃取法操作便捷，分离效果好，但化学试剂和萃取剂的大量使用会对环境造成二次污染。化学沉淀法是选用不同的沉淀剂来沉淀出废旧锂离子电池中的钴等贵重金属。化学沉淀法操作流程短，工艺较简单，效果好，关键是选用合适的沉淀剂和沉淀条件。生物法主要是用微生物将废旧锂离子电池中的有用金属转化为可溶化合物并选择性地溶解出来，得到含有用金属的浸出溶液，实现有用金属与其它组分分离，最终回收有用金属。生物法处理废旧锂离子电池成本低，常温常压下操作方便，耗酸量少，但是处理周期长，微生物菌种不易培养，易受污染，且浸出溶液分离较困难。

因此，需要有一种效果明显且简单可行，不会对环境造成二次污染的方法对废旧锂离子电池中的有用金属进行回收并再利用，以解决目前废旧锂离子电池对环境的危害和金属资源稀少的问题，以实现资源综合利用，变废为宝，达到节约资源和保护环境的双重目的。

发明内容

针对现有技中对废旧锂离子电池中有用金属回收再利用存在能耗大、处理周期长以及会对环境造成二次污染的缺陷，本发明的目的在于提供一种回收再生锂离子电池正极材料的方法，具体地说，涉及一种利用废旧锂离子电池分离回收其中的钴和锂，并将所述钴和锂再生成新的钴酸锂电极材料的方法，所述方法可将从废旧锂离子电池中分离回收到的钴和锂采用电化学沉积法直接沉积到镍基体上，得到再生的钴酸锂电极材料，再生的钴酸锂电极材料可直接用做锂离子电池正极材料，所述方法能耗低，制备工艺简单，处理周期短，效果明显，不会对环境造成二次污染。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种回收再生锂离子电池正极材料的方法，所述方法步骤如下：

(1)废旧锂离子电池的预处理

将废旧锂离子电池放电后分解，得到附有钴酸锂的铝箔片，用N-甲基吡咯烷酮(NMP)超声处理所述铝箔片，然后过滤，得到沉淀，将沉淀在600～800℃下灼烧3～5h，得到黑色固体粉末。

(2)钴和锂的浸出

将步骤(1)得到的黑色固体粉末进行酸浸处理，过滤，得到含有Co²⁺和Li⁺的浸出溶液。

所述酸浸处理为本领域采用化学法回收废旧锂离子电池中的钴和锂所采用的常规酸浸方法。

其中，优选将步骤(1)得到的黑色固体粉末与盐酸和过氧乙酸一起混合进行浸出，过滤，得到含有Co²⁺和Li⁺的浸出溶液。

(3)电化学方法再生钴酸锂