[发明专利]一种等离子体联合过氧化氢的三元电池正极材料回收方法

说明书

本发明涉及锂离子电池资源化利用领域，具体为一种等离子体联合过氧化氢的三元电池正极材料回收方法：将去除铝元素后三元电池正极粉料与一定量过氧化氢均匀混合后置于反应室内；在190～240℃下用能量密度470～530W/cm²的等离子体照射反应室内的物料；过氧化氢在等离子体的催化作用下可将三元正极材料LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂彻底分解；经清洗、磁分选、萃取及反萃取后，得到产品氢氧化锂、三氧化二锰、三氧化二镍及三氧化二钴。

技术领域

本发明涉及锂离子电池资源化利用领域，具体为一种等离子体联合过氧化氢的三元电池正极材料回收方法。

背景技术

电池作为一种将化学能直接转化为电能的装置，在国民经济和国防工业中的地位十分重要。近年来，随着能源需求的增加、电子市场及电动车市场的不断发展，锂离子电池由于其安全、环保、高比能量和良好的电化学性能等优势而受到了人们越来越多的青睐。

其中，镍钴锰酸锂三元正极材料作为一种新型锂离子电池正极材料，以其特有的低成本、高性能、轻污染等优点已逐步取代钴酸锂正极材料，被认为是锂离子电池正极材料重点发展的产品之一。

因此，发展废旧三元电池的回收技术，不仅具有广阔的市场前景，而且对于环境保护、节约能源、资源的循环利用具有十分重要的社会和经济意义。

发明内容

本发明的目的是为了回收三元电池正极材料中的钴、镍、锰、锂，实现对废旧三元电池的资源化利用。

本发明的技术方案如下：对废旧三元电池进行放电、拆解，取出电池正极片；将电池正极片浸泡于浓度20％的氢氧化钠溶液中，5～10min后过滤得到正极粉料，并用去离子水清洗该正极粉料；将上述正极粉料与27.5％的过氧化氢溶液按1∶0.15～0.22混合均匀后置于反应室内，并将反应室内的温度控制在190～240℃；在上述温度下用能量密度470～530W/cm²的等离子体照射反应室内的物料；过氧化氢在等离子体的催化作用下，85～90min内便可将三元正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂分解为氧化锂Li₂O、三氧化二镍Ni₂O₃、三氧化二钴Co₂O₃及三氧化二锰Mn₂O₃的混合物；用去离子水清洗上述混合物，可得到氢氧化锂LiOH溶液和三氧化二镍、三氧化二钴、三氧化二锰的混合物；氢氧化锂溶液蒸发、干燥后可得到产品1氢氧化锂粉末，用磁分选技术可以将上述混合物中的三氧化二镍及三氧化二钴分离出来，得到产品2三氧化二锰粉末；分离出来的镍钴混合物用氨水萃取分离其中的三氧化二钴，可得到产品3三氧化二镍粉末；对上述萃取物进行反萃取后，可得到产品4三氧化二钴粉末。

其中：需将反应室内的温度控制在190～240℃。

其中：需将正极粉料与27.5％的过氧化氢溶液按1∶0.15～0.22混合均匀。

其中：需控制等离子的能量密度470～530W/cm²。

本发明的有益效果是：能够将废旧三元电池中的正极材料转变为产品1氢氧化锂粉末、产品2三氧化二锰粉末、产品3三氧化二镍粉末及产品4三氧化二钴粉末。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)对废旧三元电池进行放电、拆解，取出电池正极片。

(2)将电池正极片浸泡于浓度20％的氢氧化钠溶液中，5min后过滤得到正极粉料，并用去离子水清洗该正极粉料。