[发明专利]一种基于中空微球固相回收锂电池正极材料的方法

说明书

本发明提出一种基于中空微球固相回收锂电池正极材料的方法，正极材料经碱液处理剥离铜、铝集流体后，对正极材料进行球磨粉碎，通过冠醚改性的二氧化钛中空微球选择性吸附正极材料中的锂离子，在振动条件下烧结形成大颗粒状钛酸锂，铁、钴、镍的金属氧化物粉末通过筛分分离。该方法解决了传统工艺中回收锂元素需要使用强酸等对环境影响较大的助剂，过程中无酸液污染，对锂电池回收具有重要的实际意义。

技术领域

本发明涉及锂电池材料回收技术领域，具体涉及一种基于中空微球固相回收锂电池正极材料的方法。

背景技术

伴随着经济全球化的进程和能源需求的不断高涨，寻找新的储能装置已经成为新能源相关领域的关注热点。锂离子电池（Li-ion，Lithium Ion Battery）：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。与镍镉、镍氢电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、无记忆效应、可快速充放电、工作温度范围宽等诸多优点，被广泛用于电动汽车、电动自行车、电动摩托车、太阳能光伏及风力发电储能系统、智能电网储能系统、移动通讯基站、电力、化工、医院备用UPS 、EPS 电源、安防照明、便携移动电源、矿山安全设备等多种领域。

在电池产量日益增加、产品大量投放市场的同时，一个不容忽视的问题已经迫切摆在我们面前，那就是关于废旧锂电池的回收。构成锂电池的成分和结构较为复杂，包括钢/铝壳、铝集流体正极负载钴酸锂/磷酸铁锂/镍钴锰酸锂等、铜/镍/钢集流体负载碳、聚烯烃多孔隔膜、六氟磷酸锂/高氯酸锂的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等，如不加以回收，将会对环境产生很大影响。而回收后，通过技术提取，很多材料还可以被再次利用。出于环保和资源再利用方面的考虑，动力锂电池的回收是十分必要的。

高温冶金法是动力锂电池的回收主要处理方式之一，中国专利申请号201611186511.2公开了一种废旧锂电池正极材料中锂的回收方法，通过将废旧锂电池正极材料进行煅烧，球磨水浸分离回收镍钴锰酸锂中的锂，用高温焙烧经简单机械破碎的锂离子电池，筛分得到含有金属和金属氧化物的细粉体。类似的高温煅烧工艺相对简单，适合大规模处理，但是，煅烧过程提纯工艺步骤繁琐，高温煅烧处理电池中的能耗高。

湿法工艺能够对动力锂电池有效物质进行回收，中国专利申请号201710388189.X公开了一种锂电池回收再利用方法，将锂电池机械粉碎、有机溶剂洗涤、气流磨碎分离、硫酸和过氧化氢溶液浸泡、之后利用碱溶液沉淀分批回收不同的离子，增加了每种元素的收率，也提高了回收Co的纯度；将废弃电池破碎后，用合适的化学试剂选择性溶解，分离浸出液中的金属元素。湿法冶金法的工艺稳定性好，适合中小规模废旧锂电池的回收，但是工艺方法中需要反复使用酸碱助剂，对人身健康和生态环境都有一定危害。

综上所述，目前锂电池回收主要通过高温煅烧和酸碱分离等手段，存在能耗高，工序繁琐，连续化程度低，反复使用酸碱分离对身体危害大等缺点。因此，开发一种工序简单，过程对人体无害，对环境友好的回收方法对锂电池回收具有重要的实际意义。

发明内容

针对目前锂电池回收主要存在能耗高，工序繁琐，连续化程度低，反复使用酸碱分离对身体危害大等缺点，本发明通过使用二氧化钛中空微球对锂离子进行选择性吸附后烧结制备钛酸锂，之后通过物理手段对钛酸锂与其他金属元素进行分离，工序简单，无酸液污染，生产成本低。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于中空微球固相回收锂电池正极材料的方法，具体制备方法为：

（1）将废弃锂电池放电后，将锂离子电池的正极材料从废旧锂离子电池中取出，放入碱液中浸泡10-13小时，经过滤去除溶解的铜、铝集流体，得到含正极活性物的滤渣；