[发明专利]回收锂离子电池的方法

说明书

本文提供一种回收锂离子电池的方法,包含将阳极与阴极材料的混合物从废弃的锂离子电池分离。分离的电极材料可在高回收率下容易地收集。本文提供了从废弃的锂离子电池中回收电极材料的快速、高效并且低成本的方法。

技术领域

本发明涉及回收锂离子电池的方法。

背景技术

过去数十年间，因其出众的能量密度、长寿命和放电能力，锂离子电池(lithium-ion battery，LIB)已经被广泛地使用于各种应用，例如消费类电子产品。LIB一般包括阳极、电解液和阴极，阴极含有锂-过渡金属氧化物形式的锂。

近年来，LIB开始大量用于汽车推进领域，因为这些电池可提供许多年的可靠服务，并预期其在正常驾驶条件下可以使用约10年。随后，这些LIB可用于公用事业能源存储直至其使用寿命终点。

废弃LIB导致的环境问题已经引起了公众的普遍关注。如果可从用过的电池中回收可用的材料，那么从土地里有限的供应中提取原材料的需求将会减少。另外，如果用过的LIB可再回收利用，那么可避免由采矿和加工矿石造成的对环境的显著负面影响(例如，硫化矿石熔炼过程所释放出的SO_x，例如产生铜、镍和钴的硫化矿石熔炼过程)。

当前，回收废弃LIB的方法可分成两大类型：浸出法，以及焙烧与浸出的组合方法。一般来说，浸出法包括如下步骤：将电池粉碎或切碎，用酸浸出，通过沉淀、络合和/或萃取将浸出的材料分离。但是，浸出涉及复杂的浸出液组合物和会产生大量二级废弃物的多个分离步骤。

焙烧与浸出的组合方法包括以下步骤：将电池粉碎或切碎，焙烧，用酸浸出，将浸出的材料分离等。但是，此方法由于使用热处理法，具有能耗较高的额外缺点。此外，因为电极材料的一些组分经燃烧产成二氧化碳和其它有害物质，所以电极材料的回收率较低。

已经进行不同的尝试来解决以上这些问题并改善回收过程的表现。中国专利申请公开号CN104577246 A描述了一种锂离子电池的阴、阳极材料的回收方法。但是，该方法耗时并且需要大量劳动力，因为该回收方法需要去除电池外壳。

中国专利申请公开号CN103449395 A公开了一种从磷酸铁锂电池中回收阴极材料的方法。但是，此方法需要细致拆解磷酸铁锂电池以获得未受损的阴极板的步骤并且限于磷酸铁锂电池。

中国专利号CN101318712 B公开了一种用于从LIB回收钴的方法。但是，回收物仅仅限于LiCoO₂，不适用于回收其它阴极材料。

中国专利申请公开号CN104409792 A公开了一种用于从LIB回收钴的方法。此方法包含基于浮沉法分离不同密度的材料的步骤，其中较重的部分下沉至底部，较轻的部分漂浮。此分离系统虽然概念上非常简单，但具有许多缺点。当固体材料用水或水性液体润湿时，一些轻和重的粒子絮凝而形成凝聚体。因此，含有LiCoO₂和碳粉的悬浮固体颗粒的一部分会沉降并在分离较重部分时被去除掉，从而使分离工艺变复杂。另外，此方法费时并且成本不低，因为较轻部分、较重部分和悬浮的固体颗粒必须顺序地去除。此外，回收物也限于LiCoO₂，不适用于回收其它阴极材料。

由此可见，开发一种在温和条件下具有高回收率、高效率和低成本的LIB回收方法的需求是一直存在的。具体来说，一直需要一种回收LIB的无污染方法，以减少回收工艺中产生的空气污染和水污染。

发明内容

本文中所公开的各个方面和实施方式满足了以上提及的需求。在一个方面，本文提供一种回收锂离子电池的方法，其包含以下步骤：

a)将锂离子电池放电；

b)将锂离子电池切碎成碎片以提供结构部件、涂有阴极层的第一导电金属部件和涂有阳极层的第二导电金属部件的混合物；