[发明专利]一种镍钴锰废旧三元锂电池正极材料回收再利用方法

说明书

一种镍钴锰废旧三元锂电池正极材料回收再利用方法，包括以下步骤：将废旧电池放电、拆解，取出正极片；清洗正极片上电解液并干燥；将正极片和硝酸铝一起加至去离子水中，搅拌，取出铝箔，用去离子水清洗铝箔上残留硝酸铝，并干燥，清洗液转回母液中；向母液中补锂，再向母液中边搅拌边滴加50‑70wt％的可溶性磷酸盐水溶液，用氨水调节pH，至不再有沉淀产生；将上述混合液干燥，再分段煅烧后得再生正极活性材料。本发明用硝酸铝溶液，可实现对正极片上铝箔和正极活性物质的快速完全分离，提高了剥离效率和铝的回收率，且方法简便快捷，成本低，安全环保；采用湿法包覆‑干燥‑分段固相烧结法制得包覆有磷酸铝的镍钴锰三元锂电池正极材料，提高其电学性能。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池回收再生技术领域，具体涉及一种镍钴锰废旧三元锂电池正极材料回收再利用方法。

背景技术

自1991年索尼公司将锂离子电池(LIBs)商业化以来，锂离子电池以高能量密度、高电压、循环性能好、自放电小、充放电效率高等优点，逐步取代传统的镍氢镍镉电池，作为从便携式电子设备到电动汽车等应用中最受欢迎的储能技术，锂离子电池的市场份额逐年增加，增长率一直处于所有可充电电池类型榜首。

然而动力电池的使用寿命一般不超过10年，达到寿命后将会面临报废的问题，据统计，从2002到2006年，我国废旧锂离子电池已达到200-500吨/年。随着新能源汽车的不断发展，报废动力电池的量也在逐年攀升，达到万吨级别。废旧锂离子电池中包含大量有危害的和有价值的金属，不仅会造成环境污染，还会造成资源浪费。特别Co-Ni-Mn锂离子电池，其综合了LiCoO₂、LiNiO₂、以及LiMnO₂电池三者的优势，具有优异的安全性，同时还不存在钴酸锂深度放电后结构塌陷的问题，这种三元材料的回收与再生是非常有必要和有经济和环境意义的，因此，从环境和经济的角度来看，废旧Co-Ni-Mn锂离子电池的回收和再利用是非常必要和有益的，探索合理的回收方法，实现对废旧Co-Ni-Mn锂离子电池的科学再利用已经迫在眉睫。

专利CN201310104022.8公开了镍钴锰三元正极材料回收利用的方法，该方法是a、将废旧锂电池残余电量放完，然后拆解电池，取出镍钴锰酸锂三元材料正极片；b、将镍钴锰酸锂三元材料正极片于400-1000℃真空焙烧0.5-5h，然后加酸浸出，浸出过程添加还原剂用于还原焙烧过程中氧化的少量镍、钴、锰，得到镍盐、钴盐、锰盐、铝盐和锂盐的混合溶液；c、调节混合溶液的pH值至3-9，使溶液中铝沉淀，然后过滤去除铝；d、根据混合溶液中镍钴锰含量，加入适量镍钴锰盐调节溶液中的镍、钴、锰摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2；e、加入氢氧化钠作为沉淀剂，加入镍、钴、锰同等摩尔量的氨水作为配合剂，调节溶液pH值为10-12，沉淀得到镍钴锰三元材料前驱体，过滤，得到锂盐溶液，锂盐溶液经净化沉淀得到碳酸锂；f、将镍钴锰三元材料前驱体与碳酸锂按重量比2.4-2.6:1混匀，然后于750-950℃煅烧12-24h，冷却，得到镍钴锰酸锂。专利CN200810198972.0公开了一种以废旧锂离子电池为原料制备镍钴锰酸锂的方法，该方法选用电池正极材料为镍钴锰酸锂、镍钴酸锂等的废旧锂离子电池为原料，经拆解、分选、粉碎、筛分等预处理后，再采用高温除粘结剂、氢氧化钠除铝等工艺后，得含镍、钴、锰的失活正极材料；接着采用硫酸和双氧水体系浸出、P2O4萃取除杂，得纯净的镍、钴、锰溶液，配入适当的硫酸锰、硫酸镍或硫酸钴，使溶液中镍、钴、锰元素摩尔比为1:1:1；随后采用碳酸铵调节pH值，形成镍钴锰碳酸盐前驱体，接着配入适量碳酸锂，高温烧结合成具有活性的镍钴锰酸锂电池材料。

上述方法虽能实现分离、回收再利用，但都不可避免地存在以下问题，酸碱浸泡所用试剂多且量大，流程复杂，回收困难；所用有机溶剂价格昂贵，有毒易挥发，增加成本和危害健康；破碎筛分分离效果差，且不能实现集流体的完整回收；回收后的产品电化学性能较低。针对以上缺点，亟需开发一种工艺简单、成本低，简单便捷的回收再利用方法，这将对Co-Ni-Mn锂离子电池回收产业具有重要价值。

发明内容