[发明专利]一种从锂离子电池正极材料中高效回收锂的方法及回收系统

说明书

本发明公开了一种从锂离子电池正极材料中高效回收锂的方法，包括以下步骤：(1)将锂离子电池正极材料进行预处理得到预处理正极粉末；(2)将预处理正极粉末在惰性气氛保护下与还原剂加热反应，得到还原态正极粉末，其中，所述还原态正极粉末中含有易水解的锂化合物；(3)将还原态正极粉末加入水中进行水解，并控制水解体系的pH值为7‑8，液固比为(2‑3)：1；(4)水解完毕后，将步骤(3)中水解体系进行固液分离，液相即为锂离子溶液。本发明还相应提供一种用于上述锂离子电池正极材料的回收系统。本发明的工艺过程简单，回收成本低，适用范围广，可适用于不同类型的锂正极材料，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料的回收方法及回收系统。

背景技术

锂离子电池自商业化以来，由于其能量密度高，工作电压高，无记忆效应，循环寿命长被广泛用作各种移动设备的电源。锂离子电池的结构由正极和负极等主要部分组成，正极一般是正极活性物质、乙炔黑、粘结剂均匀混合涂布在铝箔集流体上。在锂离子电池体系中，正极材料的成本约占电池总成本的30-40％，因此如果需要将锂电池正极材料进行回收利用，以节约成本和保护环境。

目前，研究较多的主要是废旧锂离子蓄电池的回收，其回收方法主要是一些比较传统的工艺流程，即将锂正极材料溶解，净化，然后用萃取法、化学沉淀法、电解法等从溶液中提取分离各种金属离子。但是现在这种回收方法回收材料的回收成本高、纯度不够高、回收效果差等缺点。中国专利文献CN104577248A中公开了一种锂离子正极材料回收方法，该方法先将锂正极材料经前处理得到钴酸锂粉末，再将钴酸锂粉末经氢化处理、水解除锂、固液分离即可实现锂与钴的分离，并实现锂与钴的高效回收。但上述专利中也存在锂离子的水解率不高、回收率不高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种锂离子水解率高、回收率高的从锂离子正极材料中的高效回收锂的方法及回收系统。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种从锂离子电池正极材料中高效回收锂的方法，包括以下步骤：

(1)将锂离子电池正极材料进行预处理得到预处理正极粉末；

(2)将步骤(1)中得到的预处理正极粉末在惰性气氛保护下与还原剂加热反应，得到还原态正极粉末，其中，所述还原态正极粉末中含有易水解的锂化合物，其他金属呈类单质金属粉末形态存在；

(3)将步骤(2)中得到的还原态正极粉末加入水中进行水解，并控制水解体系的pH值为7-8，液固比为(2-3)：1；

(4)水解完毕后，将步骤(3)中水解体系进行固液分离，液相即为锂离子溶液。

上述高效回收锂的方法中，优选的，所述步骤(2)中，还原剂为氢气或炭。更优选的，所述还原剂为氢气。采用氢气可减小整个回收过程中杂质离子的引入，最终产品的纯度更高，后续分离杂质的工作量更小。

上述高效回收锂的方法中，优选的，所述步骤(2)中，加热反应时，控制反应体系的温度为580-620℃，反应时间为55-65min，并控制预处理正极粉末的料层厚度为2-30mm，氢气流量为10-16m³/h。上述反应体系的温度不能过高，否则会使金属成熔融态，温度也不能过低，否则反应无法进行或无法完全进行。氢气流量与料层厚度要相互配合，才能保证反应完全。

上述高效回收锂的方法中，优选的，所述预处理操作是将正极材料破碎制粉；预处理操作的工艺条件为：将正极片破碎制粉，经四次分筛，将铝粉与正极粉区分得到相应高纯正极粉末。第一次筛网孔径0.5mm，第二次筛网孔径0.3mm，第三次筛网80目，第四次筛网100目，筛上物返回破碎工序。