[发明专利]一种废旧锂电池中三元正极材料的修复方法

说明书

本方案公开了锂离子电池回收技术领域的一种废旧锂电池中三元正极材料的修复方法，该方法将拆解得到的废旧正极片进行热处理，氮气氛条件下300～650℃保温1～5h，然后分离得到活性物质放入电阻炉中，以3～5℃/min的升温速率升温至600～900℃焙烧3～5h后随炉冷却得到废旧正极材料，碱液清洗废旧正极材料后于100～140℃烘干，然后再装入坩埚，并置于电阻炉，以3～5℃/min的升温速率升温至150～250℃恒温2～4h，再升温至400～500℃恒温4～6h,冷却至室温，取出后研磨、压片，然后再放入电阻炉中升温至800～1000℃焙烧13～16h，待冷却后再次取出研磨粉碎得到修复的正极材料。本方案真正做到了将废旧锂电池的三元正极材料进行修复，修复后的三元正极材料可直接回收使用，而且显著的减少了二次废液的产生。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收技术领域，特别涉及一种废旧锂电池中三元正极材料的修复方法。

背景技术

我国锂电池的产销量和规模的逐年攀升，其报废量也将随之增加，这是因为锂离子电池有一定的寿命，锂离子电池在移动电源设备和电动汽车的使用寿命分别为2-3年和5-8年，当锂离子电池到达使用年限将会被废弃。而锂离子电池中含具有腐蚀性、浸出毒性、易燃性、反应性等有毒有害的物质。废旧锂离子电池中的重金属进入食物链之后，在人体内不断的累积将严重危害人类健康。废旧锂离子电池中含有碳酸酯类有机溶剂、六氟磷酸锂及金属铜、钴、镍、锰、锂等化学物质，具有较高的价值，其中Li、Co、Ni主要用于正极材料含量分别为2％-12％、5％-30％和0-10％，Cu和Al主要用于集流体含量分别为7％-17％和3％-10％，Fe用于外壳含量约为0-25％。其中含有多种高价可回收利用的贵金属，合理的回收利用废旧锂电池有利于解决资源匮乏的问题。

目前针对正极材料中有价金属的回收，国内外研究较多，最常规的方法是湿法浸出回收，即在酸浸体系中加入适当的还原剂进行浸出，浸出的有用成分单一，通常只能针对比较更有价值的单一成分进行回收，达不到锂电池三元正极材料修复或回收后直接就可使用的效果。湿法回收操作条件相对温和，但浸出液成分复杂，后续处理程序较多，会产生大量的废液。

发明内容

本发明意在提供一种废旧锂电池中三元正极材料的修复方法，以解决现有技术中使用湿法浸出回收带来的回收成分单一，废液产生量大的问题。

本方案中的一种废旧锂电池中三元正极材料的修复方法，包括以下步骤:

步骤一、拆解：将废旧锂电池放电以后拆解、筛选出正极片；

步骤二、首次热处理：正极片装入坩埚，放入气氛热处理炉，先通入氮气然后加热至300～650℃保温1～5h；

步骤三、机械分离：将首次热处理后的正极片进行分离，得到铝箔和活性物质；

步骤四、二次热处理：步骤三得到的活性物质放入电阻炉中，以3～5℃/min的升温速率升温至600～900℃焙烧3～5h后随炉冷却得到废旧正极材料；

步骤五、碱洗、烘干：得到的废旧正极材料使用1-3mol/L的碱性溶液在室温下搅洗、过滤、洗涤后于100～140℃烘2.5～3.5h；

步骤六、焙烧：将步骤五处理后的废旧正极材料装入坩埚，并置于电阻炉，以3～5℃/min的升温速率升温至150～250℃恒温2～4h，再升温至400～500℃恒温4～6h,冷却至室温，取出后研磨、压片，然后再放入电阻炉中升温至800～1000℃焙烧13～16h，待冷却后再次取出研磨粉碎得到修复的正极材料。

本方案的原理是：拆解后的正极材料进行首次热处理除去其中的粘接剂，然后分离得到活性物质，铝箔则回收利用，活性物质则继续处理，活性物质中包含了Li、Co、Ni等主要组分，同时也含有需要废弃的导电剂和筛分时混入的少量铝，二次热处理则可烧除导电剂，碱洗则除去其中混入的铝。利用高温固相法焙烧对废旧正极材料进行最后一次焙烧，得到新的修复的材料。