[发明专利]锂离子电池正极活性材料的回收方法和回收设备

说明书

本发明提供了一种锂离子电池正极活性材料的回收方法及其回收设备，其中回收方法包括步骤：(1)将报废的正极片浸泡于NMP中，加热使正极片中的粘结剂于NMP中溶解，经过滤、干燥可得正极废料材料；(2)于正极废料材料中加入LiNO₃和LiOH共晶锂盐，混合均匀后采用固相法进行补锂修复，再进行高温烧结。本发明通过NMP将粘结剂进行溶解可将正极废料材料从集流体上脱离，再与共晶锂盐进行固相补锂修复，再进行高温烧结从而得到正极活性材料。采用共晶锂盐，其烧结温度较低，在较低烧结温度下可使融化的锂盐向正极废料材料的表面和内部渗透，可使烧结修复后的正极活性材料更均匀。采用固相法进行一步烧结，其回收率高，可避免水热反应需要先制备中间产物再对中间产物进行清洗和煅烧处理。

技术领域

本发明涉及材料制备、加工相关工艺和设备技术领域，尤其涉及一种回收方法和回收设备，更加涉及一种锂离子电池正极活性材料的回收方法和回收设备。

背景技术

锂离子电池以高能量密度、高电压、循环性能好、自放电小、储存时间长、操作安全、使用温度范围宽、环境友好等优点，逐步取代传统的镍镉电池和镍氢电池，且市场份额逐年增加。锂离子电池中的贵重金属资源集中在外壳、集流体和正极活性材料上。

目前，除了早期商业化的钴酸锂外，工业生产中常用的锂离子电池正极活性材料还有尖晶石结构的锰酸锂，层状结构的镍钴锰酸锂三元材料和橄榄石型的磷酸铁锂。由于锂离子电池循环寿命有限，使用一段时间后就不得不废弃。锂离子电池中的有机溶剂和金属会污染土壤、空气、水源等，对环境造成很大的威胁，而废旧锂离子电池富含的金属有时重要的稀缺资源。探索合理的回收废旧锂离子电池的方法，实现对废旧锂离子电池中贵金属资源的合理利用已经迫在眉睫。目前人们研究比较多的是采用无机强酸来实现钴酸锂正极活性材料中金属钴和锂的分离提纯，但该工艺复杂，且无机强酸对设备要求较高，存在的二次污染比较严重。而针对锰酸锂和镍钴锰酸锂正极活性材料的回收利用研究还很少。

目前，工业上处理废旧镍钴锰酸锂三元正极活性材料锂离子电池的主要方法为将废旧锂离子电池破碎、分离获得三元正极粉，然后采用火法或湿法浸出的方法将获得的三元正极粉除杂，最后通过共沉淀或萃取分离等方式进行整体回收或分离回收。但传统的火法回收工艺存在能耗高、回收率低的问题，而湿法处理虽然回收率较高，但也存在金属分离率低、成本高、工艺复杂、环境污染严重等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效的锂离子电池正极活性材料的回收方法和回收设备，其可对锂电池正极活性材料进行回收，避免浪费资源、污染环境，且对回收的正极活性材料进行修复再生，可达到再次利用的目的，其工艺简单、成本低、回收率高。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种锂离子电池正极活性材料的回收方法，包括步骤：

(1)将报废的正极片浸泡于NMP中，加热使所述正极片中的粘结剂于NMP中溶解，经过滤、干燥可得正极废料材料；

(2)于所述正极废料材料中加入LiNO₃和LiOH共晶锂盐，混合均匀后采用固相法进行补锂修复，再进行高温烧结。

与现有技术相比，本发明的回收方法中，通过NMP将粘结剂进行溶解可将正极废料材料从集流体上脱离，再与共晶锂盐进行固相补锂修复，再进行高温烧结从而得到正极活性材料。采用LiNO₃和LiOH作为共晶锂盐，其烧结温度较低，在较低烧结温度下可使融化的锂盐向正极废料材料的表面和内部渗透，可使烧结修复后的正极活性材料更均匀。采用固相法进行一步烧结即可得正极活性材料，其回收率高，可避免水热反应需要先制备中间产物再对中间产物进行清洗和煅烧处理。

作为本发明一种较佳的技术方案，所述步骤(1)中干燥的温度高于加热的温度，先采用70℃左右的温度进行加热以使正极片中的粘结剂如PVDF等溶于NMP，经过滤除去NMP之后再采用110℃左右的温度进行干燥可去除正极废料材料中的NMP。