[发明专利]一种利用废旧三元电池制备镍钴锰三元材料前驱体的方法

说明书

本发明公开了一种利用镍钴锰渣料制备高镍镍钴锰三元材料前驱体的方法，包括以下步骤：步骤(1)：拆解后的废旧三元电池正极渣料进行水洗清洗，后经固液分离得到水洗料；步骤(2)：水洗料经双氧水还原浸出、化学除杂、萃取净化得镍钴锰溶液；步骤(3)：调控镍钴锰的离子摩尔比例，随后经共沉淀制得高镍镍钴锰三元材料前驱体。本发明中，所述的拆解后的废旧三元电池正极渣料进行还原浸出、除杂、净化以及共沉淀，进而一步制得符合要求的高镍镍钴锰三元材料前驱体。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种利用废旧三元电池制备高镍镍钴锰三元正极材料前驱体的方法。

背景技术

锂离子电池自上世纪90年代实现商业化以来，以其高能量密度、高电压、循环性能好、自放电小、操作安全等优势，被广泛应用摄像机、移动手机、笔记本电脑以及便携带的测量仪器等。我国每年生产和消费大量的锂离子电池，并以每年超过10％的速度增加，而我国废旧电池回收率不超过5％，远低于发达国家的回收率。国内外众多科研机构都对废旧电池回收进行了大量的工作,虽然回收的方法众多，但回收过程通常都包含三个步骤：电池的预处理、活性物质与集流体的分离、有价金属的回收利用。

电池经过放电后，工业上通常是机械粉粹。在锂电池中会有一定量的NMP(N-甲基吡咯烷酮)有机粘接剂，在回收活性物质前需要通过浸泡或煅烧等方式使其与活性物质分离。对活性物质的回收普遍是采用湿法冶炼工艺将有价金属浸入溶液，通过金属的净化分离达到对废旧电池的回收目的。消费类电池的回收利用已经在工业上得到普及，而动力电池的回收仍在起步阶段。废旧动力锂离子电池报废量将在2020年达到20万吨，具有很高的回收价值。目前动力电池报废量较少，退役部分都被高校和科研单位用作研究。而事实上，回收动力电池路线复杂、回收难度大、成本高，收益尚不明朗，且当前针对动力电池回收利用的相关标准尚在制定中。

随着废旧三元电池的数量逐年提高，因此从废旧三元电池中回收镍钴锰将有效的缓解镍钴锰资源的需求压力，也可以实现镍钴锰合金的可持续发展。在欧美发达国家已经很早就对废旧电池的回收进行了深入的研究，并取得了一系列的成果。一般用电化学的方法将拆解的正极材料当做阳极进行溶出，在电流的作用下，当电压达到某一值时，其中的金属发生氧化反应进入溶液。还可以将回收的废旧电池进行机械破碎，破碎后经过球磨得到混合合金料。在高温条件下，钴与锌会形成钴锌合金，经过破碎研磨后通过常规工艺制取再生硬质合金。但是此方法回收率较低，且工艺流程时间较长，未能得到大规模的使用。也可以在还原条件下酸浸出镍和钴的方法来回收Raney-Ni合金。实践证明，每种合金回收的方法都具有一定的局限性，要多种方法相结合。

发明内容

为解决现有技术成本高、工艺复杂等缺陷，本发明提供了一种利用废旧三元电池制备高镍镍钴锰三元正极材料前驱体的方法；旨在简化工艺，降低工艺成本。

一种利用废旧三元电池制备镍钴锰三元材料前驱体的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：拆解后的废旧三元电池正极材料进行水洗清洗，得到水洗料；

步骤(2)：水洗料、双氧水、硫酸混合进行还原浸出，随后再经化学除杂、萃取净化，得镍钴锰溶液；

步骤(3)：调控镍钴锰溶液中的镍钴锰的比例，得前驱体溶液，随后再经共沉淀，制得镍钴锰三元材料前驱体。

本发明中，所述的拆解后的废旧三元电池正极渣料进行水洗清洗，后经固液分离得到水洗料，随后再进行所述的还原浸出、除杂、净化以及镍源共沉淀，进而一步制得符合要求的高镍镍钴锰三元材料前驱体。本发明方法无需对各类镍钴锰渣料进行单独预处理，处理工艺大大简化，制备成本缩减明显，且不需要特殊设备，可适用于工业大规模生产。

本发明所述的正极材料可采用现有方法得到，例如对正极片进行破碎、高温剥离得到所述的正极材料。

本发明中，优选采用双氧水作为还原剂；硫酸作为浸出液。