[发明专利]一种从混合废旧锂电再生富锂锰基正极的方法

说明书

本发明公开了一种基于一种从混合废旧锂电再生富锂锰基正极的方法，所述方法包括以下步骤：1)将废旧LiNi_xCo_yMn_zO₂和LiCoO₂混合废旧极片原料直接粉碎，采用碱性还原氨浸出得到富含Li、Ni和Co的浸出液及含大量Mn元素的浸出渣；2)将浸出渣与废旧LiMn₂O₄粉末混合，采用酸浸的方法，得到富含Li和Mn的浸出液；3)将步骤1和2所得的浸出液混合并添加适当的金属盐，固定锂、镍、钴、锰元素的摩尔比；4)将上述混合溶液采用水热的方式，制备富锂锰基前驱体，在马弗炉内进行煅烧，即得到富锂锰基正极材料。本发明基于混合多种废旧锂电池回收富锂锰基正极材料，具有适用性高，耗能相对低，且再生产品附加值高，流程可控性强的优势。

技术领域

本发明涉及废旧锂电池回收再生方法，具体地说，涉及一种回收混合型废旧锂离子电池正极材料中金属元素，并将有价金属元素循环利用的方法，属于固体废弃物资源化利用的技术领域。

背景技术

我国能源生产结构中石化能源比重比较大，所以给环境带来的污染也日趋严重和突出。锂离子电池作为一种高能绿色电池，因其高电压、高容量，又具有循环寿命长、安全性好的显著优点，而在便携式设备、电动汽车、空间技术、国防工业等方面广泛应用，发挥巨大经济效益。我国的锂电池产业规模也在逐年增加，2019年锂电产量为157.22亿元，产业规模达2058亿元。

然而锂电池的使用寿命一般为3-6年，大量的锂电池投入使用也就意味着废旧锂电池将持续累积。目前商用的锂电池正极材料为LiCoO₂、LiNi_xCo_yMn_zO₂、LiMn₂O₄，其中包含大量的有价金属元素。这些有价金属是锂电池正极材料的重要组成部分，并以极大份额占据电池价格，控制着锂电池市场走向。退役的锂离子电池处理不当或闲置会给环境与社会带来各种危害，同样也会造成锂离子电池中有价金属资源的浪费。所以有价金属通过回收加以利用对缓解我国战略金属资源缺乏问题，促进有色金属资源可循环战略发展等具有积极意义。因此，采用适当的方法将废旧锂离子电池有效回收具有必然性。

目前，回收废旧锂离子电池的方法包括直接再生单一元素化工产品(Li₂CO₃，CoSO₄，NiSO₄等)和再生为电极材料。再生单一化工产品工艺流程冗长，且再生商品附加值较低，导致回收经济效益低。而再生为电极材料是目前研究热点，再生电极材料的步骤一般为：首先采用湿法浸出后，采用共沉淀、溶胶凝胶、喷雾干燥等方法提取浸出液中的有价金属，最后通过烧结获得再生材料。酸性浸出因其金属回收率高、能耗低等优点而被广泛应用，但酸浸出体系pH极低，浸出液需大量碱液中和，导致碱液浪费成本增加。碱性浸出因其对有价金属具有选择性，适用于高效选择性分离回收有价金属，但对锰金属不具备选择性而使其沉淀于渣中。将废旧锂离子电池回收再生为商用电极材料是目前回收再生方法的主要方向，实现了短流程高效回收目的。但随社会对锂电池储能的要求不断增加，该方法已不能满足未来对锂电池更高工作电压和更高容量的需求。富锂锰基正极材料因其比能量超过900Wh kg^-1，具有2.0至4.8V的宽工作电压窗口，且价格相对较低，因此被看作为下一代锂电池最具前景的正极材料之一。另一方面锂离子电池种类繁多，因此废旧锂电池回收方法应具备普适性，才能将其真正大规模生产应用。

发明内容

针对目前废旧锂电池有价金属回收方法存在的缺陷，本发明的目的是提供一种从混合废旧锂电再生富锂锰基正极的方法。