[发明专利]一种基于熔盐体系的废旧锂电池正极中有价组分回收方法

说明书

本发明提供一种基于熔盐体系的废旧锂电池正极中有价组分回收方法，该方法包括废旧锂电池正极的热处理与细磨、熔盐粉末的制备、正极粉末与熔盐粉末及氯化铵的混料压球、球团热处理分离熔盐与正极粉末以及处理后正极粉末的水浸等步骤。本发明可以实现正极铝集流体以Al(OH)₃直接回收，同时还可以使正极中有价元素Li、Ni、Co与Mn全量回收。

技术领域

本发明属于锂电池回收技术领域，特别是涉及一种选择性回收废旧动力锂电池正极材料的方法。

背景技术

我国新能源汽车正处于飞速发展的重要时期，动力电池是新能源车的核心部件，而锂离子电池以其高能量密度、高功率密度、高循环寿命、对环境友好等优点，被认为是汽车动力电池首选。随着新能源车的快速产业化，其销量将突飞猛进，锂离子动力电池的保有量也将会随之呈几何级数增长。与此同时，废旧锂离子动力电池的环境污染问题和合理资源化回收利用的问题成为当前乃至今后国内外普遍关注和亟待解决的难题。该问题的解决不仅有利于环境的保护，更有利于资源的循环利用，具有重大的现实意义。

目前，废旧锂离子电池中主要回收的物质为铜、铝、正极材料及负极材料，其中锂电池正极片为铝箔涂敷正极材料，锂电池负极片为铜箔涂敷负极材料。综合国内外的研究的现状，在回收时通常含有三个主要步骤：第一，废旧电池前期放电处理与拆解；第二，电极材料与集流体的分离；第三，有价金属的回收与利用。研究最多的当属废旧电池正极材料的回收，一般采用盐酸、硫酸、硝酸等强酸作为浸出剂对正极进行浸出，因此，浸出液中除Li、Ni、Co、Mn等有价金属外，还不可避免存在Al等杂质需去除，另外，正极中的导电剂几乎没有回收；另一方面，因为采用的是强酸作为浸出剂，对浸出设备也提出了很高要求。

发明内容

针对传统工艺所存在正极中有价元素回收需采用强酸浸出、浸出液中杂质去除工艺复杂以及正极中导电剂没有得到回收等问题，本发明提出了一种基于低温熔盐的正极材料中有价组分的新颖回收方法，通过该方法，可以使正极中铝，以高纯氢氧化铝形式得到回收；正极有价元素例如Li、Ni、Co与Mn元素以离子态进入溶液得到回收，并且所回收溶液的杂质含量低；另外，正极中的导电剂也得到了回收。上述效果的实现，是通过下述方案：

一种基于熔盐体系的废旧锂电池正极中有价组分回收方法，将废旧正极材料(本发明也称为废旧正极粉末)、氯化铵和熔盐混合后制成球团(造球)，随后进行热处理；随后分离溶盐熔融体，得到富集有正极有价元素的反应渣；

所述的熔盐的熔点为180～280℃；

所述的热处理温度大于或等于熔盐的熔点。

本发明创新地将正极材料、氯化铵在熔盐条件下热处理，可使正极材料中的Al以AlCl3气态的形式脱除回收、且其他有价元素(正极活性材料中的元素)以氯化物固体形式在熔盐熔融体中析出，本发明技术方案能够实现正极材料中的Al和其他有价元素的高效分离，以及有价元素的同步浸出。不仅如此，还能够改善Al和有价元素的分离选择性，改善铝和有价元素的分离效率和回收率。

本发明通过所述的熔盐体系基础上，配合所述的造球处理，有助于协同改善Al和正极活性材料的选择性分离，且进一步有助于各有价元素的回收。

作为优选，所述的熔盐为碱金属的卤化物、硝酸盐、氢氧化物、硫酸盐、醋酸盐中的两种及以上的复配盐。

进一步优选，所述的熔盐为0.62xLiNO₃-0.38xLiOH-(1-x)CH3COOLi(0.6≤x≤0.8)；0.59LiNO₃-0.41LiOH；0.88LiNO₃-0.12LiCl中的任意一种。