[发明专利]一种低成本稳定回收锂电池正极材料的方法

说明书

本发明涉及锂电池回收领域，具体涉及一种低成本稳定回收锂电池正极材料的方法。其特点是采用机械力化学与高频电离结合，将锂电池正极材料中金属离子极化并弱化离子键，赋予其活跃性，从而使得通过简单的沉淀和螯合将锂离子、锰离子、钴离子、镍离子分离并富集，分别形成LiOH粗品、Mn(OH)₂粗品、(NH₄)₃[Co(NO2)₆]粗品、NiO粗品，克服了现有锂电池正极材料的回收能耗高、成本高、污染大的缺陷，克服了直接回收正极材料一致性差、组分不稳定的缺陷。该方法回收成本低，工艺简短易控，为锂电池的规模化清洁回收利用提供了可靠地技术保障。

技术领域

本发明涉及锂电池回收领域，具体涉及一种低成本稳定回收锂电池正极材料的方法。

背景技术

由于锂电池电压高、能量密度大、循环稳定性能好、充放电速度快，目前逐步成熟应用。特别是随着新能源汽车的发展，锂电池成为动力电池的必选。因此伴随锂电池的大量使用，产生了大量的废旧锂电池，如果不回收利用，将会造成环境污染，而且浪费资源。我国作为锂离子电池生产大国和消费大国，每年报废的锂离子电池上亿只。由于锂资源在未来有可能出现严重的短缺，从废旧锂电池中回收锂盐，也成为了一些业内人士关注的热点。有权威机构预测，到2050年，全球的金属锂需求量将达到4000万吨，而目前全球金属锂资源最多为3000万吨，已探明可开采的锂矿资源换算成金属锂也仅为1500万吨，供需之间存在巨大的缺口。随着社会的发展，环境有效保护、资源合理利用和经济可持续发展成为普遍关注的焦点。因此，对锂离子电池中含有的锂、镍、钴、锰、铜、铝等金属材料的有效回收利用非常重要。

对废锂电池的处理上，首先要对其进行预处理，包括放电、拆解、粉碎、分选；拆解之后的塑料以及铁外壳可以回收；然后再对电极材料进行碱浸出、酸浸出，多种程序之后然后再进行萃取。目前我国动力电池研究主要还是集中在提高其安全性能及使用寿命方面，而对于回收利用环节是相当少的，甚至是严重脱节的。随着电动车需求全面攀升，到2017年锂电将会供不应求，所以国内专家呼吁应该及早的研究动力电池回收以及再利用的问题。废旧锂电池对环境造成的威胁也越来越大，与锂电池种类的多种多样相比，当前对废旧锂电池可供选择的处理方式却十分有限。

虽然回收锂等在一定程度上可应对未来锂资源的短缺，但现有技术从废旧锂电池中回收碳酸锂需高昂的成本，令电池回收企业望而却步。据国外媒体报道，从锂电池中回收碳酸锂的成本，是目前碳酸锂最低生产成本的5倍。而国内外在这方面的研究，目前还没有突破性的进展。现有对锂电池的回收大都集中在分离回收。如将锂电池中的正极片、隔膜、电解质溶液、负极片分离回收。由于难以精细回收，因此，影响了回收再利用。特别是锂电池中的关键正极材料，目前的回收方式主要是将正极材料中的粘接剂等溶解取出后回收正极材料。然而由于正极材料通常是由磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰三元等组成，由于组成存在较大的差异，一致性难以满足，因此回收的锂电池正极材料的镍、钴、锰、锂组成是不固定的。这为后续再利用带来了极大地困惑。甚至同一种三元材料，自身成分比例都有很大的差异，回收中间品在在商业上很难再利用。

技术人员期望将镍、钴、锰、锂分离提出再使用，如现有技术人员通过氧化剂，选择性地使镍、钴、锰、锂沉淀来分离，然而氧化剂的选择极有限，分离效率低。公开号为CN106030894 A的专利公开了通过电解从锂电池回收钴及锰的方法，该方法利用多级浸出方法及电解提取方法从大量包含钴和锰的循环资源的锂电池中以高纯度同时回收钴和锰。但由于采用多级浸出和硫酸，回收不完全，而且电解回收能耗高，工艺复杂，使得回收成本增加。

发明内容