[发明专利]一种锰酸锂废电池正极片的再生方法

说明书

本发明公开了一种锰酸锂废电池正极片的再生方法，该方法是以锰酸锂废电池正极片为主要原料，通过物理粉碎、筛分、碱化去铝、高温修复等手段对废电池原料进行提纯制备锰酸锂复合材料。利用本发明方法制备的锰酸锂复合材料具有压实密度高、容量高和成本低的优点，其生产成本相比常规生产工艺下降了40%以上，提高了锰酸锂电池的性价比，而且工艺可控，对环境友好，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于电池材料制备领域，具体涉及一种锰酸锂废电池正极片的再生方法。

背景技术

我国新能源汽车产业已进入快速发展期。GGII数据显示，我国新能源汽车销量从2012年开始大幅增长，销量从1.2万辆增长到2017年的78万辆；2017年中国锂电池市场规模1350亿元，动力电池产值725亿元，动力电池产值占比54%，超过数码锂电池规模，成为锂电池消费结构中占比最大的领域。按照规划，2020年我国新能源汽车累计产销量将达到500万辆，我国的动力电池市场在中长期将继续保持高速发展的态势。

锂电池的使用周期是有寿命的，对传统的数码锂电池而言，使用寿命约300次，正常使用1年后性能便明显衰退，3年后基本处于报废状态；对动力锂电池而言，理论上要求循环寿命2000次以上，使用周期7-8年，实际上5年后电池组便严重退化。根据目前发展的实际情况，通过近些年锂电池正极材料的产销数据可以推算出2018年传统数码类锂电池的报废总量将不低于5万吨，2019年不低于8万吨，2020年将超过12万吨。

报废的锂电池如若得不到妥善处理，不仅会造成资源浪费，还将对环境造成巨大污染，虽然废旧锂离子电池中不包含干电池和铅酸电池中的汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但是其含有六氟磷酸锂(LiPF6)、苯类、酯类化合物，难以被微生物降解。此外锂电池中尤其是镍钴锰和钴酸锂电池中镍、钴、锂等贵金属含量高，三元报废电池镍和钴的总含量超过15%以上，锂含量超过5%以上，所以锂电池具有非常高的回收再利用价值。

目前报废锂电池的处理可以分为三个阶段。（1）预处理：包括预防电、机械分离、热处理去除部分有机物、碱性溶解中和酸、溶剂溶解、手工拆解；（2）材料分离：包括干法回收(又分为机械分选法和高温热解法)、湿法回收、生物回收；（3）化学纯化：包括溶剂萃取、化学沉淀、电解等手段对高附加值的金属进行分离提纯和回收。

一些大型回收企业会采取湿法工艺提取三元材料中钴、镍等高价值重金属，然后作为再生产前驱体、正极材料的原料，如邦普循环、格林美等。由于锰元素的价值较低，采用传统的化学提炼工艺费时费力，单纯提炼碳酸锂经济价值不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锰酸锂废电池正极片的再生方法，旨在对废电池原料进行提纯制备锰酸锂复合材料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锰酸锂废电池正极片的再生方法，包括以下步骤：

（1）将锰酸锂废电池正极片通过剪切、粉碎和筛分得到锰酸锂废电池粗粉；

（2）将锰酸锂废电池粗粉加入到氢氧化钠溶液中，反应0.5-3h，然后将反应溶液过滤、烘干，得到锰酸锂废电池去铝粉；

（3）将锰酸锂废电池去铝粉置于气氛窑中进行高温化学排胶反应，得到锰酸锂精制粉；

（4）将上述锰酸锂精制粉、锂源、锰源和添加剂按比例混合均匀，得到前驱物；其中，所述添加剂选自氧化镁、氧化铝或氧化钛中的一种或一种以上的混合物；

（5）将上述前驱物置于气氛窑中进行高温固相反应，得到再生的锰酸锂；

（6）将再生的锰酸锂通过粉碎、筛分后得到锰酸锂复合材料。