[发明专利]一种溶解废旧钴酸锂电池正极材料的方法

说明书

本发明公开了一种溶解废旧钴酸锂电池正极材料的方法，包括如下步骤：(1)将废旧钴酸锂电池放电、拆解后得到正极材料；(2)配制过二硫酸盐和甲酸盐的混合溶液作为溶解正极材料的溶剂，其中，所述过二硫酸盐和和甲酸盐的摩尔浓度分别为0.5～2.9mol/L和0.1～2.5mol/L；(3)将所述正极材料置于混合溶液中，超声振荡直至正极材料完全溶解，其中，正极材料与混合溶液的固液比为0.1～2g/L。本发明不仅可以将废旧钴酸锂电池正极材料完全溶解，并且溶解时间短，溶解效率高，同时，对设备损害较小，环境污染少，废液处理成本也较低，具有环保、易操作、易推广等特点。

技术领域

本发明涉及一种溶解废旧电池正极材料的方法，特别涉及一种溶解废旧钴酸锂电池 正极材料的方法。

背景技术

钴酸锂电池因具有能量密度高、质量轻、循环性能优良等诸多优点，在各类电子产品以及新能源汽车、航空航天等设备中得到了广泛应用。近年来，钴酸锂电池用量越来 越大，与此同时，废旧钴酸锂电池数量也在迅速增加。研究分析钴酸锂电池正极材料化 学组分和回收利用废旧钴酸锂电池正极材料中的钴、锂等有价金属，越来越得到重视。

将废旧钴酸锂电池正极材料重新溶解是研究分析钴酸锂电池正极材料化学组分的 前提，同时，也是湿法回收利用钴酸锂电池中有价金属的必要步骤。传统湿法溶解废旧钴酸锂电池正极材料主要采用酸浸来实现，常用的酸有HCl、H₂SO₄、HNO₃以及一些有 机酸如柠檬酸、草酸等，酸浸出过程中往往使用H₂O₂做还原剂。采用传统湿法溶解废旧 钴酸锂电池正极材料的缺点是：大量酸液的使用会腐蚀损坏设备，易污染环境，废液处 理成本也较高；H₂O₂稳定性较差，不宜长时间存储；难以完全溶解钴酸锂电池正极材料 (溶解率一般只能达到80％～90％左右)；溶解耗时较长(放置1-2天还可以看到未溶解 的正极片表面有气泡生成)。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的不足，本发明提供一种快速高效溶解废旧钴酸锂电池 正极材料的方法。

技术方案：本发明所述溶解废旧钴酸锂电池正极材料的方法，包括如下步骤：

(1)将废旧钴酸锂电池放电、拆解后得到正极材料；

(2)配制过二硫酸盐和甲酸盐的混合溶液作为溶解正极材料的溶剂，其中，所述过二硫酸盐和和甲酸盐的摩尔浓度分别为0.5～2.9mol/L和0.1～2.5mol/L；

(3)将所述正极材料置于混合溶液中，超声振荡直至正极材料完全溶解，其中， 正极材料与混合溶液的固液比为0.1～2g/L。

钴酸锂电池正极材料通常是由正极活性物质LiCoO₂、粘合剂和乙炔黑混合后涂布于 铝箔上。本发明通过在超声波作用下活化过二硫酸盐耦合甲酸盐的技术溶解废旧钴酸锂 电池正极材料，其中，在超声波的作用下过二硫酸盐会快速活化，并氧化溶解正极材料上的粘合剂和乙炔黑；同时，在超声波的空穴效应下钴酸锂与铝箔快速分离，分离后的 铝箔可以与溶剂中过二硫酸盐继续发生氧化还原反应并完全溶解；此外，过二硫酸盐会 与甲酸盐发生耦合反应，生成还原性二氧化碳阴离子自由基和氢离子H⁺，在弱酸性条件 下，钴酸锂化学结构容易被破坏，同时二氧化碳阴离子自由基的存在可以促进钴酸锂材 料的还原与溶解。所述过二硫酸盐和和甲酸盐的摩尔浓度分别为0.5～2.9mol/L和0.1～ 2.5mol/L。

本发明将过二硫酸盐的摩尔浓度控制为0.5～2.9mol/L，当超过2.9mol/L后正极材料 的溶解效果已不明显。将甲酸盐的摩尔浓度控制为0.1～2.5mol/L，当超过2.5mol/L后正 极材料溶解不完全的现象。

将正极材料与混合溶液的固液比控制为0.1～2g/L，固液比超过2g/L后正极材料溶 解所需时间过长，甚至发生溶解不完全的现象。