[发明专利]一种熔融碱电解再生废旧锂离子电池正极材料的方法

说明书

本发明提供了一种熔融碱再生废旧锂离子电池正极材料的方法，包括如下步骤：1）废旧锂离子电池正极材料预处理：将废旧锂离子电池机械拆解之后，分离正极材料的混合物，经氩氢气氛还原处理废旧锂离子电池正极材料；2）熔融碱电解：使用氢氧化物混合熔融碱，以步骤1）的预还原的废旧锂离子电池正极材料为原料，通过一步电解法制备出高质量的锂离子电池正极材料。本发明具有如下技术效果：1、通过预还原处理，降低了废旧锂电池中过渡金属元素价态，增加了过渡金属元素的溶解量，解决了高价态正极材料不溶解的难题，与现有技术相比，避免了双氧水和有机酸的使用，降低了回收成本。

技术领域

本发明属于废弃材料回收与再利用技术领域，具体涉及一种熔融碱电解再生废旧锂离子电池正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池是当前应用最广泛的储能器件之一，被广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车等民用及军用领域，而随着用户数量的不断增加，锂离子电池的应用还将具有更大的潜在市场。锂离子电池经过数百次循环之后，其正极材料会逐渐失去活性导致电池容量降低而报废，而现有的废旧锂离子电池大部分都没有得到有效的处置，这些无法自然降解的材料会给自然环境和人类健康带来潜在的危险。有鉴于此，对废旧锂离子电池的回收-再利用势在必行。

湿法冶金是当前废旧锂离子电池处理的最常用方法，利用强酸将锂离子电池正极中的金属元素溶解到溶液中，通过离子交换、沉淀和萃取等方法，将溶液中的金属元素进行分离，再制备成相应的金属化合物进行回收，虽然该工艺在回收废旧锂离子正极材料中取得了一定的效果，但是仍然存在一定的问题，首先，废旧电池中高价态的过渡金属元素不易在酸中溶解，金属回收效率低，而通过双氧水和有机酸来降低过渡金属元素价态又增加了回收成本，并且使得回收过程复杂；其次，在使用强酸溶解的过程中会产生废气、废渣和酸性废液，这些同样会给环境带来二次污染的风险。最后，该类方法回收的产物大多为金属钴、锰、镍等单质或者相应的氧化物，再次运用到锂电池正极，还需要复杂的高温固相反应和锂化过程，经济成本进一步加高。因此高效、经济、快捷、无污染的新型锂离子电池正极材料回收-再生技术急需被研发。

发明内容

本发明的目的是针对当前废旧锂离子电池回收-再利用过程当中工艺流程复杂、成本高、容易二次污染等缺点，提供了一种熔融碱电解再生废旧锂离子电池正极材料的方法，既能够简化处理工艺、避免二次环境污染，又能够在回收废旧锂离子电池正极材料的同时直接合成出高质量的锂离子电池正极材料，具有显著的经济效益。

本发明的技术方案如下：

一种熔融碱再生废旧锂离子电池正极材料的方法，包括如下步骤：

1）废旧锂离子电池正极材料预处理：将废旧锂离子电池机械拆解之后，分离正极材料的混合物，经氩氢气氛还原处理废旧锂离子电池正极材料；

2）熔融碱电解：使用氢氧化物混合熔融碱，以步骤1）的预还原的废旧锂离子电池正极材料为原料，通过一步电解法制备出高质量的锂离子电池正极材料。

优选地，

所述的步骤1）中，氩氢气氛还原处理是将废旧锂离子电池正极材料放入还原管式炉中，控制H₂流速为20～100 m³/h，控制Ar流速为20～100 m³/h，在200～300 ℃下处理1～24h，收集被还原的废旧锂离子电池正极材料的粉末。

所述的步骤1）中的废旧锂离子电池选自钴酸锂电池、锰酸锂电池或镍钴锰酸锂电池中的任意一种或几种。