[发明专利]一种废旧钴酸锂电池正极材料的回收方法

说明书

本发明提供一种废旧钴酸锂电池正极材料的回收方法，所述方法包括：向钴酸锂电池正极材料中加入盐类助剂和还原剂，将所得混合物在还原气氛下进行焙烧；将焙烧后的产物进行水浸处理，经固液分离得富锂溶液。该方法在较低的温度下可将钴酸锂电池正极材料中的锂高效转型为水溶性锂盐，经水浸处理，即可实现锂与其他组分的有效分离，该方法简化生产工艺，降低能耗，具有潜在的工业化应用价值。

技术领域

本发明涉及锂离子电池处理技术领域，尤其涉及一种废旧钴酸锂电池正极材料的回收方法。

背景技术

钴酸锂电池主要用作手机、笔记本电脑等小型便携式电子设备的电源。随着便携式电子设备的广泛应用，钴酸锂电池的使用量逐年增加，钴酸锂电池的使用寿命一般为2～3年，失效后的电池若不作处理任意废弃，不仅污染环境，同时也造成金属资源浪费。因此对废旧钴酸锂电池进行回收处理有着重要的意义。

目前钴酸锂电池的回收方法大体分为火法回收和湿法回收两大类。其中，火法处理工艺中锂主要富集到炉渣和烟尘两相，并以铝硅酸盐形式存在，锂资源没有得到有效的回收利用。湿法回收技术主要包括预处理、浸出、元素分离与材料再生，常规湿法处理工艺存在步骤多、流程长、渣量大、石墨废渣处置难等问题。

现有相关技术1公开了一种从钴酸锂电池中提取锂和钴的回收方法，通过循环结晶的方式，制得高纯度硫酸锂和硫酸钴混合物。但是该方法流程复杂，将全部金属浸出进入溶液后再进行除杂，将杂质金属沉入渣中，从反应工程学上讲不合理；同时，得到硫酸钴和硫酸锂混盐需要蒸发结晶，能耗高，且硫酸钴和硫酸锂混盐价值不高，金属资源未得到合理利用。

现有相关技术2通过火法和湿法联合工艺，对正极物料进行还原焙烧使锂预先转型，然后通过水淬选择性回收锂，该工艺简单，锂回收率高，但是焙烧温度高，能耗大。

现有相关技术3通过将正极物料与氧化剂在高温条件下进行氧化反应使锂元素脱离出来，该工艺使用氧化方法破除钴酸锂晶格，所需能量多，能耗同样高，且氧化剂的使用一定程度上存在安全隐患。

因此，现有废旧钴酸锂电池的回收方法仍需研究。

发明内容

本发明提供一种废旧钴酸锂电池正极材料的回收方法。该方法在较低的温度下可将钴酸锂电池正极材料中的锂高效转型为水溶性锂盐，经水浸处理，即可实现锂与其他组分的有效分离，该方法简化生产工艺，降低能耗。

本发明提供如下技术方案：

一种废旧钴酸锂电池的回收方法，所述方法包括：向钴酸锂电池正极材料中加入盐类助剂和还原剂，将所得混合物在还原气氛下进行焙烧；将焙烧后的产物进行水浸处理，经固液分离得富锂溶液。

本发明的钴酸锂电池正极材料在还原剂作用下还原成碳酸锂、钴和氧化钴，碳酸锂进一步与盐类助剂发生反应，转型为水溶性锂盐，通过水浸处理，水溶性锂盐基本全部溶于水中，而其他组分基本不溶解，实现锂的选择性优先提取。

进一步地，所述还原剂选自钴酸锂电池负极材料和/或碳。作为优选，所述还原剂为钴酸锂电池负极材料。本发明使用的钴酸锂电池正极材料和负极材料是废旧钴酸锂电池经放电、拆解所得的混合料，在焙烧过程中，负极材料充当还原剂使用，同时混合料中含有的少量导电剂和粘结剂通过高温焙烧去除，可简化钴酸锂电池正极材料的预处理流程，降低成本。

进一步地，所述还原气氛为CO；和/或，所述焙烧温度为300-650℃，时间为1-3h。

进一步地，所述盐类助剂选自铵盐和/或钠盐；优选地，所述铵盐选自氯化铵、硫酸铵、磷酸铵中的至少一种；所述钠盐选自磷酸钠、硫代硫酸钠中的至少一种。进一步优选地，所述盐类助剂为铵盐，在焙烧过程中，铵盐受热分解产生的NH₃气体使物料处于疏松状态，增加反应效率，使反应更完全。

作为示例，当盐类助剂为硫酸铵时，焙烧过程中发生如下反应：