[发明专利]三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法和分离设备

权利要求书

1.一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在150-220℃的恒温油浴条件下，将摩尔比为4:1～10:1的氢键供体和胆碱盐，加热至一定温度进行搅拌，得到低共熔溶剂(DES)；

2)在150-200℃的恒温油浴条件下，按照重量份，将1重量份的电极材料，粘合剂和导电碳材料的混合物分散于3-10重量份的步骤1)的低共熔溶剂(DES)中，充分反应，得到固液混合物；

3)将步骤2)的固液混合物进行磁性分离，并对固体物质进行水洗和/或醇洗，去除表面的低共熔溶剂(DES)残留，即得到金属单质钴和镍。

2.如权利要求1所述的一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于，所述的三元锂离子电池正极材料为NCM523、NCM333、NCM622和/或NMC811。

3.如权利要求2所述的一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于，所述步骤1)中的氢键供体为甘油，碳水化合物衍生的多元醇或可再生来源羧酸，乙酰胺，乙醇胺，二乙醇胺，甲基二乙醇胺，哌嗪中的至少一种。

4.如权利要求3所述的一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于，所述可再生来源羧酸为草酸、丙二酸或苹果酸、马来酸的至少一种。

5.如权利要求4所述的一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于，所述步骤1)中的胆碱盐包括季铵盐的卤化物：氯化四甲基铵(TMAC)，氯化胆碱(ChCl)，四乙基氯化铵(TEAC)，甜菜碱，四丙基溴化铵(TPAB)，四丁基溴化铵(TEAC)，甲基三苯基溴化磷(MTPB)等中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于，所述步骤2)的反应溶液为低共熔溶剂(DES)，且要加热到60-80℃，并保持4小时以上。

7.如权利要求1所述的一种三元锂离子电池正极材料的单质镍钴回收方法，其特征在于，所述步骤3)，在批量生产时，采用磁性分离设备进行，所述磁性分离设备包括导流槽，设于所述导流槽下端的过滤板，设于所述导流槽下方的液体收集箱；还包括设于所述导流槽与所述液体收集箱之间的磁性输送带，所述磁性输送带斜向上延伸至所述液体收集箱的外侧且至设有的固体收集箱的上方；所述步骤2)产生的固液混合物，倒入所述导流槽，流至磁性输送带，其中的固体成份在磁性输送带的磁性作用下，被斜向上提升至固体收集箱的上方，经过刮取板的作用下，从磁性输送带脱落至固体收集箱。

8.一种用于三元锂离子电池正极材料中单质镍钴回收的分离设备，其特征在于所述分离设备为磁性分离设备，用于权利要求1-7任一项权利要求所述的钴镍回收方法中的固液混合物分离，包括并排设置的液体收集箱和固体收集箱，及设于液体收集箱上方的磁性输送带、导流槽；及刮取机构；所述刮取机构设于所述磁性输送带上端部的下侧边，包括初刮板和次刮板；所述的次刮板固定于所述液体收集箱的侧壁上端，所述的初刮板固定于所述液体收集箱的侧壁上端或所述次刮板。

9.如权利要求8所述的分离设备，其特征在于，还包括用于固定磁性输送带的输送支架，设于所述输送支架并支撑所述磁性输送带的上驱动轮、下导向轮、次导向轮，及用于驱动所述上驱动轮转动的输送电机；所述下导向轮近于所述液体收集箱的底面，以磁性吸附沉于液体收集箱底部的固体成份；所述次导向轮设于所述导流槽的下方。

10.如权利要求9所述的分离设备，其特征在于，还包括设于所述初刮板和次刮板之间的刮取轮，所述刮取轮为T型截面形状，与所述磁性输送带相邻处的两侧各设有一个磁性滚轮，以使磁性固体成分被吸附在刮取轮表面。