[发明专利]一种溶解废旧锂离子电池正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池再资源化技术领域，具体涉及一种溶解废旧锂离子电池正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池具有一系列优良性能，具有高比能量，高功率密度，工作电压高，循环寿命长等优势，问世十几年以来，已被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机等领域，现在又逐步向新能源汽车，电动工具类进发，市场份额显著提高。目前锂离子电池正极材料主要有LiMO₂（LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）系统，锂锰氧化物（LiCoO2）系统以及铁锂系统（LiFePO₄）系统，其中LiMO₂系统具有制备容易、污染低、价格便宜,、安全性高等优点，因而得到了广泛的研究和利用。

然而，以钴酸锂为正极材料的锂离子电池正常使用寿命大约只有3年左右，随着锂离子电池的广泛应用，废旧电池量逐年攀升。锂离子电池中含有六氟磷酸锂、有机溶剂碳酸酯、铝、铜、锰等化学物质，其中六氟磷酸锂有强腐蚀性，而碳酸酯的沸点在90℃左右，易挥发，易燃易爆，这些有毒有害物质会对大气、水、土壤造成严重的污染，并且还会危害人体健康。废旧锂离子电池中的塑料或金属外壳、电解液、电解质盐以及电极废料均具有回收价值，所以回收利用废旧锂离子电池具有环保价值及经济效益。

处理废旧锂离子电池后得到电池的正极材料以后，要将其重新溶解才能进一步制成高附加值产品。目前，很多相关研究都是以无机酸如硝酸、硫酸、盐酸为溶剂来溶解锂离子电池正极材料，但是无机酸的腐蚀性强，易污染环境，对实验设备损害较大。本专利对废旧锂离子电池正极材料LiCoO2在有机酸中的溶解性能进行了研究。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足而提供了一种溶解废旧锂离子电池正极材料的方法，该方法对废旧锂离子电池正极材料的溶解率较高，并且对设备的损坏较小。

本发明的技术方案为：一种溶解废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于主要以有机酸苹果酸为溶剂对废旧锂离子电池钴酸锂正极材料进行溶解，具体步骤为：（1）将废旧锂离子电池经过剥离外壳、破碎、筛选处理得到废旧锂离子电池中的钴酸锂正极材料；（2）将步骤（1）得到的钴酸锂正极材料溶解于摩尔浓度为0.1-2.0mol/L的苹果酸溶液中，其中钴酸锂正极材料的质量与苹果酸溶液的体积比为10-90g/L，然后放在恒温磁力搅拌器上于40-50℃进行水浴加热溶解；（3）向步骤（2）制得的溶液中加入质量浓度为30%的过氧化氢溶液，其中过氧化氢溶液的体积加入量为步骤（2）制得溶液体积的3%-7%，产生气泡后，过滤，洗涤，这样即完成废旧锂离子电池钴酸锂正极材料的溶解过程。

本发明所述的步骤（2）中的苹果酸溶液的摩尔浓度为0.75-1.25mol/L，其中优选为1.0mol/L；所述的步骤（2）中钴酸锂正极材料的质量与苹果酸溶液的体积比为60-75g/L，其中优选为60g/L；所述的步骤（2）中水浴加热溶解的温度为40-50℃，其中优选为45℃；所述的步骤（3）中过氧化氢溶液的体积加入量为步骤（2）制得溶液体积的3%-5%，其中优选为5%。

本发明使用有机酸苹果酸做溶剂对设备损害较小，并且具有环保、工艺简单、回收率高、可工业推广等优点，另外，苹果酸的酸性较强，电导率较高，适宜做有机酸溶剂，采用本发明的溶解方法对废旧锂离子电池钴酸锂正极材料的溶解率最高可达到99.05%。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

将废旧的锂离子电池（以钴酸锂为正极材料）按照正确的方法步骤进行剥离外壳、简单破碎、筛选等处理，以得到废旧锂离子电池中的钴酸锂正极材料。