[发明专利]基于电解硫酸钠的废旧三元动力锂离子电池绿色回收方法

权利要求书

1.一种基于电解硫酸钠的废旧三元动力锂离子电池绿色回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将三元锂离子电池进行拆解与预处理；

2）对有机相和粘结剂进行去除；

3）电解硫酸钠，制备硫酸和氢氧化钠溶液；

4）对三元锂离子电池中的铝进行沉淀分离；

5）对电极材料粉末进行浸出；

6）对镍钴锰锂进行沉淀及回收；

步骤1）具体包括：

将废旧三元锂离子电池深度放电、干燥并拆解，拆解时对金属外壳、塑料、电池隔膜进行分类回收；负极、正极材料分类再分别进行回收；负极材料回收时将负极材料在140-180℃下加热3-5h，然后通风橱内震动炭黑、石墨会从铜片上散落，将铜片和炭黑进行分类回收备用；将分类好的正极活性材料使用撕碎机进行撕碎，再使用粉碎机进行粉碎；将粉碎后的活性材料回收备用；

步骤2）具体包括：将剪碎后的正极材料碎片放入马弗炉中，在350-450℃下反应加热1-3h，使得正极集流体上的黏结剂、六氟磷酸锂热分解失效，收集五氟化磷，冷却之后震动分离电极片上的活性材料，并回收备用；

步骤3）具体包括：

电解槽采用均相阴离子交换膜，阳极为带有铱钽钌氧化物涂层的钛网，阴极采用钛网，电解条件：极距1-5 mm，硫酸钠的浓度0.5-2.5 mol/L，电流密度30-150mA/cm²，电解液温度20-70 ℃，循环进液速率20-100 mL/min，阴极室产生氢气和氢氧化钠溶液，阳极室产生硫酸和氧气；

步骤4）具体包括：粉碎后的正极材料使用NaOH溶液在50℃-90℃下搅拌40-80min然后进行过滤，得到的滤渣为电池正极的活性材料，滤液为正极铝箔在NaOH溶液里反应后的NaAlO₂溶液；往NaAlO₂溶液内通CO₂气体直至不再有沉淀产生，然后过滤，滤渣为Al(OH)₃沉淀，NaHCO₃溶液加入适量NaOH溶液至pH为7得到备用Na₂CO₃溶液；

步骤5）具体包括：用步骤3）电解产生的硫酸和双氧水混合溶液搅拌浸出电极材料粉末，混合液中硫酸和双氧水的物质的量比为3︰(1.05-1.2)，将步骤1）、2）、4）中的活性材料与硫酸和双氧水的混合液的固液比为30g/L～60g/L；在60-90℃下，浸泡1-3h；其中酸用量为50-80 mL/g，温度70-110 ℃，搅拌速率0-600 rpm下浸出50-90 min；此后，加入30%过氧化氢用量3-7 mL/g，继续搅拌浸出30-70 min，过滤后滤液备用；

步骤6）具体包括：向滤液中滴加步骤4）中的Na₂CO₃溶液，使镍离子、钴离子、锰离子沉淀，过滤得到镍钴锰复合碳酸盐和含锂滤液；含锂滤液加热至95-100℃，浓缩至硫酸钠浓度为350-430g/L，再加入饱和碳酸钠溶液，其中碳酸钠和锂离子的摩尔比为(1.05-1.15)︰2，反应温度30-100℃，过滤得到碳酸锂和硫酸钠/ Na₂CO₃混合溶液，硫酸钠/ Na₂CO₃混合溶液加入H₂SO₄生成硫酸钠作为电解材料实现循环利用，并收集CO₂，将镍钴锰盐与碳酸锂混合调整比例，采用传统固相法制备三元正极材料。