[发明专利]一种利用废旧三元镍钴锰酸锂电池制备氧化钴的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧三元镍钴锰酸锂电池制备氧化钴的方法。先将废旧电池进行深度放电、拆解剥离后得到正极物质和负极物质，对两者进行混合、球磨、筛分、压块后在无氧条件下微波焙烧，得到的焙烧产物经过二氧化碳‑水浸以分离锂，过滤后对浸出渣进行干燥、磁选以分离锰，再对分离后渣进行酸浸、萃取、沉淀以得到草酸钴沉淀，最后微波煅烧得到氧化钴产品。本发明实现了废旧三元锂离子电池的综合回收和利用，在制备氧化钴的过程中也实现了锂、镍以及锰的回收。同时，微波加热的方式大大提高了还原阶段和煅烧阶段的效率，既提高了经济效益，又降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种废旧锂电池回收技术，具体涉及一种利用废旧三元镍钴锰酸锂电池制备氧化钴的方法，属于资源回收利用领域。

背景技术

氧化钴(CoO·Co₂O₃)在陶瓷、催化剂、电磁材料和化学电源等领域有着十分广泛的应用，尤其在氢镍电池、锂离子电池和燃料电池等新型化学能源体系中起着举足轻重的作用。例如，制备镍氢电池时氧化钴是十分重要的添加剂，其不仅能够显著提高电池的充放电性能和循环寿命，而且对提高耐过充电能力及减少自放电也有很大的帮助。

目前，国内生产氧化钴的生产主要以纯单质钴为原料，对其进行酸浸后得到含钴溶液，再用可溶性草酸盐或者碳酸盐对钴进行沉淀，经过干燥后得到高纯草酸钴，最后对高纯草酸钴进行煅烧得到氧化钴，这种方法存在原料成本高、收率低的缺点。另外，存在一些企业利用复杂钴二次物料制备氧化钴，除钴以外还含有铁、铜、砷等有害物质，除杂过程繁琐，且回收价值低，存在生产成本高、生产效益低的问题。

综上所述，设计一种原料易得、生产成本低、经济效益高的制备氧化钴的方法已迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用废旧三元镍钴锰酸锂电池制备氧化钴的方法，将氧化钴的制备与废旧锂离子电池的回收相结合，大大提高生产效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种利用废旧三元镍钴锰酸锂电池制备氧化钴的方法，具体步骤如下：

(1)将废旧三元镍钴锰酸锂离子电池进行放电预处理，对放电后的废旧三元锂离子电池进行拆解，得到电极、外壳以及电极引出端，剥离电极得到正极物质、负极物质以及集流体；

(2)将正极物质与负极物质按照一定比例混合、干燥、球磨、筛分后进行压制，得到块状混合物料；

(3)将块状混合物料置于密闭微波高温设备中，升温前先向炉内通入氮气，排出多余的空气，然后在600～900℃的条件下保温70～120min，加热结束后待焙烧产物冷却至室温后取出，并对焙烧产物进行球磨；

(4)将焙烧产物置于3～7℃的水中搅拌浸出，同时不断向冷水中通入二氧化碳气体，浸出结束后过滤得到碳酸氢锂溶液和浸出渣；

(5)对浸出渣进行干燥、反复磁选，得到磁性物质镍钴单质以及非磁性物质一氧化锰；

(6)对镍钴单质进行硫酸酸浸，对浸出液进行萃取、分离得到含镍水相和含钴有机相，再对含钴有机相进行反萃取得到含钴水溶液；

(7)向含钴水溶液中加入草酸与氨水的混合物，过滤后得到草酸钴沉淀，经过淋洗、烘干、磨粉过筛、煅烧后得到氧化钴产品。

优选的，步骤(1)中放电预处理将锂离子电池单体电压放电到3.2V以下。

优选的，将废旧三元锂离子电池接入电阻用电器进行初步放电，初步放电时长为3～6小时，再将整个电池浸泡于氯化钠溶液中进行深度放电，浸泡时长为12～24小时。

优选的，所述氯化钠溶液的浓度为10～20g/L。

优选的，步骤(2)所述正极物质与负极物质的质量比为4～6：1。