[发明专利]一种废旧三元氧化物正极的回收方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极回收技术领域。本发明提供了一种废旧三元氧化物正极的回收方法，包括如下步骤：(1)将三元氧化物正极、过氧化氢的酸性溶液、磷酸根源、铁源、硝酸锂和柠檬酸混合后，经干燥，得到第一前驱体；所述第一前驱体中的锂、铁、镍、钴和锰元素的摩尔比为1.05～1.15:x:y:z:(1‑x‑y‑z)，其中0x1，0y1，0z1；(2)将所述第一前驱体依次进行球磨和第一煅烧，得到第二前驱体；(3)将所述第二前驱体和柠檬酸混合后，进行第二煅烧，得到磷酸铁镍钴锰锂正极材料；所述第一煅烧和第二煅烧在保护气氛中进行。本发明提供的方法得到的正极材料的放电比容可达120mAh/g以上。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极回收技术领域，尤其涉及一种废旧三元氧化物正极的回收方法。

背景技术

随着锂离子电池的大量使用，产生了大量的废旧锂离子电池。这些废旧电池由于满足不了相应的储能需求而被淘汰。如果直接将这些废旧电池像其他垃圾一样处理，则很可能会造成严重的环境污染，还存在电池短路带来火灾的隐患。而且，这些废旧电池中含有大量的过渡金属，这些过渡金属在地球中储量有限，直接作为一般垃圾处理，还会浪费大量过渡金属。

三元氧化物(即镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_zO₂)是一种大量使用的商用锂离子电池的正极材料。废旧电池中含有大量的镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)以及锂(Li)等不可再生金属元素。这些金属元素不仅在地球上储量有限，经过大量长时间的开采，其持续供应时间则非常有限。但是现有技术还没有能够有效回收三元氧化物的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废旧三元氧化物正极的回收方法，该方法可以有效回收三元氧化物正极。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种废旧三元氧化物正极的回收方法，包括如下步骤：

(1)将三元氧化物正极、过氧化氢的酸性溶液、磷酸根源、铁源、硝酸锂和柠檬酸混合后，经干燥，得到第一前驱体；所述第一前驱体中的锂、铁、镍、钴和锰元素的摩尔比为1.05～1.15:x:y:z:(1-x-y-z)，其中0x1，0y1，0z1；

(2)将所述第一前驱体依次进行球磨和第一煅烧，得到第二前驱体；

(3)将所述第二前驱体和柠檬酸混合后，进行第二煅烧，得到磷酸铁镍钴锰锂正极材料；

所述第一煅烧和第二煅烧在保护气氛中进行。

优选的，所述步骤(1)中过氧化氢的酸性溶液的pH值小于3，所述过氧化氢的酸性溶液中的过氧化氢与三元氧化物正极中的锂元素的摩尔比为2.8～3.5:1。

优选的，所述步骤(1)中磷酸根源为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸和磷酸铵中的至少一种。

优选的，所述步骤(1)中铁源为硝酸铁、乙酸铁、乙酸亚铁、草酸铁和草酸亚铁中的至少一种。

优选的，所述步骤(1)中第一前驱体中的锂元素与磷酸根源中的磷酸根离子、柠檬酸的摩尔比为1.05～1.15:1:1。

优选的，所述步骤(2)中球磨的转速为200～600r/min，所述球磨的时间为6～20h。

优选的，所述球磨用磨球与第一前驱体的质量比优选为15～30:1。

优选的，所述步骤(2)中第一煅烧的温度为300～450℃，所述第一煅烧的时间为2～5h。

优选的，所述步骤(3)中第二前驱体与柠檬酸的质量比为1.5～3:1。

优选的，所述步骤(3)中第二煅烧的温度为600～700℃，所述第二煅烧的时间为8～12h。