[发明专利]废旧锂电池制备镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的方法

说明书

本发明涉及锂电能源再生领域，提供一种废旧锂电池制备镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的方法。回收废旧的锂离子电池溶于酸液中得混合金属溶液，混合溶液中的钙镁铁铜锌铅铝等杂质进入酸性萃取剂有机相中，负载杂质的有机相经多级逆流，利用酸反萃有机相，使得有机相再生重复使用，并且把钙镁铁铜锌铅铝等杂质除掉得到无杂质的混合溶液；将配好的混合金属溶液和添加剂溶液输送到冷冻结晶釜中，得到镍钴锰锂盐粉末。本发明从废旧电池和废正极料中回收镍、钴、锰、锂元素，除杂后循环生产镍钴锰酸锂正极材料，定向循环合成与原产品性能相同的再生产品，实现全部锂离子电池中主要金属的资源化再利用。

技术领域

本发明涉及废旧锂电能源回收利用领域，特别涉及一种废旧锂电池制备镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的方法。

背景技术

随着通讯行业、电动汽车产业和数码产品行业的不断发展，人们对电池的需求日益增加，动力、储能电池应运而生。国家正在推出许多政策鼓励大型电池的研究和应用，可以预测，在不久的将来，会生产出大量电池。然而，电池都有一定期限的使用寿命，当电池使用寿命终止后，会进入报废阶段，以目前动力电池的数量可以预计将产生大量废旧电池。由于电池含有大量贵金属、稀有元素，不仅对水土环境有害，而且具有丰富的金属资源开发价值，所以不宜当成普通生活垃圾进行处理，最佳的处理方式是循环资源化利用。循环资源化利用，是指在一种产品报废后，将这种产品经过合理的分解和重组，制成与产品性能相同或相近的有价值产品一种回收利用过程。电池正极材料的循环资源化利用，是指在电池报废后，将电池正极材料经过元素分解，按一定配方，制备成新的电池材料。

目前镍钴锰三元LiNi_1-x-y Mn_xCo_y0₂正极材料的应用越来越广泛，但是也有不少问题。一、是合成的粉体材料粒度不能控制，堆积密度低，体积比容量低；二、多种元素的均匀混合是个难题，国内外对这个问题进行了大量的研究，综合国外的文献报道如Kobayas在文献中表述用M(CH₃COO)₂•4H₂O(M= Co, Ni, Mn)作为原料，在500℃下空气气氛中预烧12小时，然后再与LiOH·H₂O混合压成块，1000℃高温下再焙烧24小时。该方法合成简单，易于工业化生产，但是也存在明显的缺点。三是烧结温度高、时间长，能耗高。还有如中国专利03134689所述采用以锂的氧化物、氢氧化物或其盐和过渡金属Co、Ni、Mn的氧化物、氢氧化物或它们的盐为主原料，通过机械混合，然后在烧结炉中在900℃以上烧结成镍钴锰三元LiNi1-x-y MnxCoy02正极材料，这种合成出的产品中镍钴锰元素混合不均匀造成产品性能差，品质不稳定，能耗高。

发明内容

本发明从废旧电池中回收镍、钴、 锰、锂元素循环合成锂离子电池正极材料，这就可以将废旧电池正极材料中的主要金属元素回收利用，循环合成与原产品性能相同的再生产品；实现多种金属的资源再利用，可以节约资源，促进电池行业的持续发展。为了克服目前制备正极材料方法中的多元素分布不均匀，产品容量低、能量密度低等缺点，该冷冻结晶法是在沉淀法的基础上进行改进，通过加入添加剂在冷冻的条件下直接结晶出镍钴锰锂盐出来，并且控制不同的冷冻结晶条件和添加剂，可以有效调控材料的粒径和元素分布，解决现有技术中控制电池材料粒度分布、元素分布不均匀、产品性能不稳定等难题。

本发明的技术问题主要通过下述技术方案得以解决：

一种由废旧锂电池制备镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤 ：

（1）把废旧的锂离子电池拆解，取出正极片和从电池厂回购的正极料粗碎好；

（2）将粗碎的正极材料溶于酸液中，过滤，得到的滤液为含有杂质的镍、钴、锰、锂的混合金属溶液；