[发明专利]废锂离子电池的回收利用方法和应用

说明书

本发明提供了一种废锂离子电池的回收利用方法和应用，涉及电池回收技术领域。该废锂离子电池的回收利用方法，通过将正负极片和碳质还原剂以及任选的氯化剂混合，焙烧，将得到的焙烧料浸出，分离，得到含锂浸出液和浸出渣，然后再将浸出渣制备得到锂电池前驱体；其中，直接利用正负极片作为原料，无须采取将正极活性材料优先从正负极片中提前分离的步骤，不仅减少了操作工序，降低了时间及经济成本，而且能充分利用集流体、负极石墨碳素及少量未分离隔膜塑料等材料的还原性与蕴含的能量，从而加大正极活性材料结构的破坏；而且，氯化剂的引入不仅增大了Li的浸出率，达到优先提锂的目的，同时还减少了其他杂质金属元素的加入。

技术领域

本发明涉及电池回收技术领域，尤其是涉及一种废锂离子电池的回收利用方法和应用。

背景技术

锂离子电池作为一种新兴的新能源电池，它的产生很大程度上缓解了人类对自然资源的依赖及破坏，且其所用原料毒性程度远低于镉镍电池、铅酸蓄电池，正在逐渐被社会所接受，有望成为未来新能源的主导。除了低毒性外，锂电池还具有循环寿命长、比能量高、自放电效应小、体积小、工作电压高、无记忆效应、适用温度范围广、绿色环保等优点，被广泛应用于3C产品（计算机类、通信类和消费类电子产品）、汽车（插电式混合动力汽车、纯电动汽车、混合动力汽车）及电动车等等领域。但其寿命较低，一般为3-5年，势必造成废旧材料的堆积及大量资源的浪费，预计到2020年，废旧锂离子电池重量超50万吨，废旧锂离子电池回收技术的开发迫在眉睫。

锂作为锂离子电池不可替代的关键性元素，其需求量尤为巨大。锂的主要来源为含锂矿石资源（如锂辉石）和盐湖卤水，由于其含量较低，需要开采大量的矿石原料及置换大量的盐湖卤水，化学药剂消耗量大，并产生大量的废液、废渣及废气，对大自然造成严重的破坏。废旧锂离子电池正极活性材料中Li的含量为2%-5%，远大于矿石及盐湖卤水中的含量，因此有必要将废旧锂离子电池正极活性材料作为Li来源的一种方式。

现有技术中，废锂离子电池的回收利用所采用的原料通常是剥离金属集流体（例如铜铝箔片）含石墨的正极活性材料，从正极片获取正极活性材料通常需要经过有机溶剂浸泡、碱液溶解或高温热解以除去粘结剂，这一系列过程工序复杂且造成一定的化学试剂及能源的消耗。另外，现有技术中通常是从废锂离子电池中回收有价金属，而如何利用废锂离子电池直接制备锂电池材料（例如前驱体）的相关研究很少报道。

有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种废锂离子电池的回收利用方法，以缓解现有技术中存在的需要将正极活性材料从正极片中剥离出来所造成的工序复杂且资源以及能源浪费的技术问题。

本发明的第二目的在于提供上述废锂离子电池的回收利用方法的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供的废锂离子电池的回收利用方法，包括以下步骤：

（a）将废锂离子电池预处理，得到正负极片；

（b）将正负极片和碳质还原剂以及任选的氯化剂混合，于惰性气氛下焙烧，得到焙烧料；其中，氯化剂包括氯化镍、氯化钴或氯化锰中的任意一种或至少两种的组合；

将焙烧料浸出，分离，得到含锂浸出液和浸出渣；

（c）将浸出渣一次除杂后进行酸浸，得到酸浸液；

将酸浸液进行二次除杂，得到前驱体溶液；

根据所需制备锂电池前驱体要求，向前驱体溶液中补入相应的镍源、钴源或锰源中的任意一种或至少两种的组合，得到锂电池前驱体。

进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤（a）中，所述预处理包括将废锂离子电池放电、拆解得到的电池卷包再进行破碎的步骤。