[发明专利]一种回收废旧三元锂离子电池正极材料的工艺在审
申请号: | 202011121326.1 | 申请日: | 2020-10-20 |
公开(公告)号: | CN112239232A | 公开(公告)日: | 2021-01-19 |
发明(设计)人: | 罗涛 | 申请(专利权)人: | 西安富阎时代新能源有限公司 |
主分类号: | C01G53/00 | 分类号: | C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/54 |
代理公司: | 上海诺衣知识产权代理事务所(普通合伙) 31298 | 代理人: | 衣然 |
地址: | 710600 陕西省西安市临潼*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 回收 废旧 三元 锂离子电池 正极 材料 工艺 | ||
本发明提供了一种回收废旧三元锂离子电池正极材料的工艺,是一种采用“共沉淀”技术,实现废旧三元锂离子动力电池正极材料一步回收的工艺方法。采用无机酸H2SO4溶液和双氧水浸出正极材料得到浸出液;采用氢氧化钠碱溶液控制PH值除杂,得到除杂液;特别地,采用循环浸出、除杂工艺,提高除杂液中Ni、Co、Mn等离子的浓度;采用动态加入Ni、Co、Mn等离子的无机盐、氨水和氢氧化钠作为络合剂,调节母液PH值和金属离子浓度,沉淀制得三元正极材料前驱体。本发明工艺简单、结果准确、可重复强。
技术领域
本发明涉及三元锂电池正极材料技术领域,具体地,涉及一种回收废旧三元锂离子电池正极材料的工艺。
背景技术
随着新能源材料的不断发展,锂离子动力电池现广泛应用于电动汽车、电网储能和消费类电子产品三大领域。而其中,电动车发展对锂离子电池的发展推动最为巨大。2018年我国新能源汽车市场销量预计在80万辆左右,新增锂动力电池装机量由2012年的0.66Gwh猛增至2018年的约57Gwh。目前,国内外锂离子电池按负极材料体系主要可分为LiMn2O4体系、LiCoO2体系、Li(NiCoMn)O2(NCM)体系、Li(NiCoAl)O2(NCA)体系和LiFePO4体系。其中,三元锂电池以其高比容量、高安全性、宽温域、长寿命的独特优势现广泛应用于电动乘用车市场。
另一方面,随着锂离子电池在市场投放的数量越来越多且市场上锂离子电池逐步完成生命周期,废旧锂离子电池数量也将愈来愈多,废旧锂离子电池回收处理势在必行。根据测算,我国废旧锂离子动力电池将在2020年分别达到4.4Gwh,约50万吨,在2023年分别达到84Gw,约116万吨。庞大的废旧锂离子电池如不进行适当的回收处理,首先会对环境造成严重的污染,其次废旧锂离子电池是宝贵的再生资源。以废旧三元锂离子电池为例,其中锂、钴和镍等有价金属的含量分别为5~7%、5~20%和5~10%,此类有价金属的含量甚至超过天然矿石。因此,在新能源战略、环保与经济利益双重驱动下,废旧三元锂电池的高效回收、循环利用可有效缓解新能源行业对锂动力电池原材料的需求,也已成为新能源材料领域持续关注的重大研究方向之一。
目前,关于废旧三元锂离子动力电池的回收技术主要集中在西方发达国家,可商业化的工艺主要包括:(1)干法回收,如机械筛分法或高温热解法等。国外发达国家超过半数的废旧锂电池回收企业采用干法回收工艺,如Umicore,SNAM等。但是干法高温处理技术的工艺能耗高、而且无法直接回收有价值的金属材料,同时碳排放量巨大,经济价值低。(2)通过酸碱浸出、有机溶剂萃取、以及离子交换等手段的湿法回收工艺。然而,常规湿法冶金回收工艺流程长、设备复杂、成本高,而且有机溶剂不可避免的会造成环境污染。(3)其他回收技术,如“生物回收技术”等,采用化学营养细菌或嗜酸菌等,并通过提供硫元素和亚铁离子等做营养源,促使细菌持续分解锂离子电池中的金属离子,但高效微生物菌类的培养较难,且处理周期长,浸出条件的控制也极为苛刻。因此,有必要提出一种回收工艺流程短,易于操作,回收工艺可以规模化复制,所有副产品可以直接应用于其他工业过程,全流程无废物产生,可以针对多数不同类型的锂动力电池的高效回收工艺技术路线。
发明内容
鉴于以上现状,本发明所要解决的技术问题在于高效回收三元锂离子电池正极材料,直接实现“回收-再生产”一步循环技术。主要通过多次除杂、浸出工艺,精确调控回收液中各种金属盐离子浓度、酸碱度等工艺参数实现按一定化学计量比“共沉淀”钴镍锰酸锂三元前驱体,其工艺简单、结果准确、可重复强。
为解决现有技术存在的问题,本发明提出的回收废旧三元锂离子电池正极材料的工艺,包括:
步骤1,对废旧三元锂离子电池进行拆解分离,对电极活性物、集流体和电池外壳等电池组分进行破碎、磁选分离和分类;
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