[发明专利]将废旧锂离子电池正极材料用于镍钴电池负极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍钴电池负极材料制备领域，更具体地说，是涉及一种将废旧锂离子电池正极材料用于镍钴电池负极材料的方法。

背景技术

锂离子电池正极材料是由活性材料LiCoO₂、乙炔黑和粘结剂按一定比例附在铝箔上的。其中活性材料LiCoO₂中的Co是稀有金属，价格昂贵；并且大量废旧电池废弃之后，相当一部分直接混入垃圾中，这不仅对环境造成相当大的污染，而且也是一种资源浪费；此外，废旧的锂离子电池正负极表面通常会含有少量的单质锂，单质锂具有很强的易燃易爆性，如果处理不当会有相当大的安全隐患。因此，锂离子正极材料电池的综合回收利用不仅有环保效益，而且还具有很好的经济效益。

目前，关于锂离子电池正极材料的回收利用工作已经有了重要的进展。废旧的锂离子电池的回收通常有两种方法。一种是从废旧的锂离子电池回收制备Co(OH)₂。其工艺为将电池切割、粉碎后，溶于碱液反应掉铝箔后，将滤渣溶于酸收集含Co²⁺的滤液，再用NaOH溶液调节pH值，即可得到Co(OH)₂固体粉末。另一种是从废旧的锂离子电池回收LiCoO₂。其工艺为先将电池剥壳，室温下将电池碎片放入极性有机溶剂中漂洗，漂洗中剥离下来的粉末可洗去，然后电池碎片再用DMF、NMP或者THF等有机溶剂在120度、300r/min下处理2-3h后，再趁热用细孔布氏漏斗过滤，使电极材料粉末的混合液与铝箔分离，最后在700度下灼烧样品2 h，以除去石墨，得到LiCoO₂组分。然而上述方法还存在一定的不足：首先，没有对正极材料进行综合回收，生产中产生的氢气没回收，不但是浪费，而且在工业化生产中会造成极大的安全隐患。其次，在回收LiCoO₂的过程中使用有机溶剂，对环境也会造成相当大的污染。另外，回收过程中采用高温处理，能耗大、成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种将废旧锂离子电池正极材料用于镍钴电池负极材料的方法。

本发明将废旧锂离子电池正极材料用于镍钴电池负极材料的方法，通过下述技术方案予以实现，

（1）废旧锂离子电池的机械粉碎:

将锂离子电池在水中切割，使正极材料和其他部分分离，然后将正极材料放入机械粉碎机中粉碎；

（2）将粉碎后的材料放入制氢机中，加入过量NaOH溶液以反应掉作为集流体的铝箔；在此过程中，制氢机将产生的氢气干燥后压缩储存至气瓶中，反应后将产物过滤，滤液收集起来加入工业盐酸，调节pH值为8-10，得到白色的Al(OH)₃沉淀，洗涤干燥；过滤后得到的滤渣为含有LiCoO₂、乙炔黑和少量导电剂的混合物。

（3）将得到的滤渣干燥用做Ni/Co电池的负极材料。

Ni/Co电池与镍镉电池类似，采用氢氧化镍做正极材料，用Co(OH)₂或Co的化合物、复合物等代替Cd作为负极材料。

Ni/Co电池以其高容量、高寿命等优点，近几年引起广泛关注和研究，但作为负极材料的含Co材料价格昂贵，因此寻找一种价格较低、来源广泛的替代物很有现实意义。

本发明在处理过程中不用高温除掉乙炔黑和粘结剂，也不使用有机溶剂，并且不需要清洗，过程简单，降低了成本，环境污染小；研究发现，回收后的LiCoO₂复合材料成本较低，用作Ni/Co电池负极材料不仅有比较高的电化学容量(可逆容量380mAh/g左右)，而且循环寿命也很好（大于500周）。因此，具有工业上应用的可能。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

如附图1的流程，取10kg锂离子电池，在水中把电池切开，让正极材料和其他组件分离，将正极材料放入机械粉碎机中粉碎，在室温下，把粉碎的材料放入制氢机中，向制氢机中加入1000ml，质量浓度为30%的NaOH溶液，反应直到不产生气泡为止。制氢机将产生的氢气干燥后压缩储存至气瓶中，同时也防止释放的氢气与空气混合后爆炸的可能性。滤液收集起来，加入质量浓度为10%的盐酸，调节pH值为8-10，得到白色的Al(OH)₃沉淀，沉淀洗涤干燥后留作它用。得到的滤渣为含有LiCoO₂、乙炔黑和少量导电剂的混合物，80度烘干。将产物称重，所得的LiCoO₂复合物的质量为2295.4g。根据电池中各种成分的理论含量计算可知，在10kg锂离子电池中，可以回收利用的LiCoO₂为2426.4g。由此可知，采用此种工艺回收LiCoO₂的回收率为94.6%。最后将干燥后的复合物材料用做Ni/Co电池负极材料，循环500周后电化学容量仍然能达到323.1 mAh/g，表现出比镍氢电池和镍镉电池更加优异的电化学性能。