[发明专利]一种利用醇-水蒸汽回收废旧锂电池正极材料中金属元素的方法

说明书

本发明提供了一种利用醇‑水蒸汽回收废旧锂电池正极材料中金属元素的方法，所述方法包括：将回收得到的废旧锂电池浸没在饱和食盐水中，后通过机械破碎和分离，获得正极材料；将所述正极材料与小分子醇和水的混合溶液混匀，于350～400℃下加热反应1～6h，获得反应产物，将所述反应产物加水搅拌后过滤，获得残渣和浸出液；调节浸出液温度为85～95℃，向浸出液中加入2mol L^‑1Na₂CO₃溶液混匀并调节pH至8～9，搅拌后过滤、烘干，获得白色的Li₂CO₃粉末；将所述残渣清洗后烘干，获得Ni、Co金属单质粉末和Mn氧化物。该方法具有成本低，易操作，对环境友好，回收流程短等优点。

技术领域

本发明涉及废旧锂电池中正极材料中Li元素和过渡金属元素Ni、Co、Mn的高选择性回收与再利用技术领域，特别涉及一种利用醇-水蒸汽回收废旧锂电池正极材料中金属元素的方法。

背景技术

锂离子电池(LIBs)具有高能效，高功率密度、无记忆性，使用寿命长等优点，目前已在3C数码、动力电池、大规模储能领域得到了广泛的应用。据中国汽车技术研究中心预计，我国动力锂离子电池累计报废量在2020年将达到12^-17万吨。海量退役动力锂离子电池所带来的环境和处理问题将是我国不得不面临的难题，如果不有效处理，废弃的锂离子电池中含有的有机溶剂、含氟化合物以及金属钴、镍、锰等，会给环境造成污染及危害。同时，在废旧锂电池中含有大量的贵金属资源未得到充分利用得到，如Li、Ni、Co、Mn。如何高效、绿色回收废旧锂离子电池中的金属元素对缓解资源压力和实现锂离子电池行业可持续发展至关重要。

锂、镍、锰、钴等金属元素是构成锂离子电池正极材料的重要元素，其中Li、Co、Ni主要用于正极材料，含量分别为2～12％、5～30％和0～10％，Cu和Al主要用于集流体，含量分别为7～17％和3～10％，Fe用于外壳含量约为0～25％。比如废旧LiNi_0.6Co_0.2molL^-1n_0.2O₂电极材料，锂的含量为2％～5％，镍的含量为5％～12％，钴的含量为5％～20％，锰的含量为7％～10％，远远高于这些元素在地壳中的含量。回收利用废旧锂电池有利于解决环境问题和锂、钴、镍资源匮乏问题，实现新能源产业的绿色、可持续发展。对其进行高效回收利用不但可以避免资源的浪费，同时可以减少其对环境的污染及危害，符合可持续发展的要求。然而现有技术中的方法存在难操作、对环境不友好，流程复杂等缺点；

因此，有必要开发一种具有成本低，易操作，对环境友好，回收流程短的回收废旧锂电池正极材料中金属元素的方法。

发明内容

本发明目的是提供一种利用醇-水蒸汽回收废旧锂电池正极材料中金属元素的方法，通过高温醇-水蒸汽可以一步直接完成废旧锂电池中金属元素的回收，具有成本低，易操作，对环境友好，回收流程短等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种利用醇-水蒸汽回收废旧锂电池正极材料中金属元素的方法，所述方法包括：

将回收得到的废旧锂电池浸没在饱和食盐水中，后通过机械破碎和分离，获得正极材料；

将所述正极材料与小分子醇和水的混合溶液混匀，于350～400℃下加热反应1～6h，获得反应产物，其中每g所述正极材料使用所述小分子醇和水的混合溶液的体积为(1～5)mL；

将所述反应产物加水搅拌后过滤，获得残渣和浸出液；

将所述残渣清洗后烘干，获得Ni、Co金属单质粉末和Mn氧化物。

进一步地，所述方法还包括：