[发明专利]一种针对镍钴铝三元废旧锂电池的处理方法

说明书

本发明涉及一种针对镍钴铝三元废旧锂电池的处理方法，该方法可以从镍钴铝三元废旧锂电池中回收氢氧化锂和镍钴铝三元前驱体，直至最终重新合成镍钴铝正极材料实现循环利用，提供了高效回收解决方案。

技术领域

本发明涉及新能源锂电池中资源领域，特别涉及一种针对镍钴铝三元废旧锂电池的处理方法。

背景技术

近年来新能源汽车快速发展，技术路线上也从早期的磷酸铁锂电池向着高容量的镍钴锰/镍钴铝三元电池过渡。三元电池中含有的金属元素包括镍、钴、锰、锂、铝、铜等，一方面钴、锂、镍等金属价格持续上涨，另一方面三元电池使用完如果随意丢弃，其中的重金属会污染土壤和水源。所以，三元电池回收具有经济效益和环境效益。

废旧动力锂电池回收镍、钴、锰、锂、铝、铜等金属所创造的市场规模会在2018年开始爆发，达到52亿元，其中镍14亿元，钴8.7亿元，锂26亿元，预计到2025年，电池回收市场规模将达到千亿级。

镍钴锰三元电池在我国新能源汽车、储能等方面使用广泛，相关的回收研究开展的也比较多。但是镍钴铝三元电池作为另一种容量更高的电池，由于更高要求的工艺标准，除了日本松下掌握大规模生产技术以外，这种电池尚未普及，美国特斯拉新能源汽车就是搭载了这种容量更高的镍钴铝三元电池，但同时在国内很多企业也开始小批量试生产了。随着使用镍钴铝三元电池的新能源汽车(如特斯拉)及储能产品达到退役周期，和镍钴铝三元电池在中国市场的逐步成熟，那么对于镍钴铝三元电池回收的研究不可或缺，回收技术的产业化再未来的3-5年成为趋势。

如下罗列的镍钴锰三元电池回收技术，中国专利CN105633500A提供了一种从锂电池中回收制备三元前驱体的方法，用酸和双氧水溶解后，过滤除杂并调节镍钴铝的摩尔比，再次调节溶液的pH值得到镍钴铝三元前驱体原料。

中国专利CN107117661A公布了一种液相法从废旧三元电池中制备镍钴锰氢氧化物的方法，把电池拆解破碎、浆化浸出后，萃取除铜沉淀除铝，再制备镍钴锰三元前驱体。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术镍钴铝三元电池回收存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种针对镍钴铝三元废旧锂电池的处理方法，该方法包括以下步骤：

将镍钴铝三元废旧锂电池进行放电处理后，放入破碎机中破碎拆解，再通过振动筛分和气流分选组合设备，实现电池中正负极混合粉料与铝粉、铜粉的分离和收集；

将所述正负极混合粉料放入真空炉中，通入氮气气氛，并在高温下处理后，尾气收集；

将处理后的正负极混合粉料，分别边搅拌边加入定量的稀硫酸溶液和市售过氧化氢溶液，并搅拌，使混合溶液pH值达到0.5-3之间；

将所得混合溶液过滤并取滤液，得到所需的浸出液，并用蒸馏水洗涤滤渣1遍，洗涤滤液一并加入浸出液；

将滤液加入碱、氢氧化钠、氨水、氢氧化钙中的一种或几种，调节混合溶液pH到3.0-8.0之间，溶液中产生的第一沉淀物，过滤后得到净化溶液；将净化溶液，加入适量的硫酸镍、硫酸钴或硫酸锰原料和CTAB十六烷基三甲基溴化铵，调整镍钴铝配比，再加入氢氧化钠和氨水，调节pH到9.0-11.0产生第二沉淀物，并搅拌陈化0.5-3小时，过滤分离沉淀和澄清溶液；

将第二沉淀物反复洗涤后烘干，得到镍钴铝氢氧化物的前驱体；

将分离后的澄清溶液再次加入氨水调节pH到10-14除杂，再蒸发浓缩得到高纯溶液；

将高纯溶液通过重结晶方法，得到白色沉淀，蒸发后得到高纯度的氢氧化锂粉末；

将镍钴铝前驱体和氢氧化锂在750℃下氧气烧结10个小时，得到镍钴铝正极材料。

优选地，将所述将镍钴铝三元废旧锂电池放电到2.0V以下。