[发明专利]一种利用废旧钴酸锂制备高压钴酸锂的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧钴酸锂制备高压钴酸锂的方法，通过从废旧钴酸锂中拆解得到正极片，进行废旧钴酸锂和集流体的剥离以及针对性补锂后进行二次煅烧等步骤，实现钴酸锂的直接再生以及高压性能的显著提升，回收技术和工艺简单、高效、低污染，实现锂离子电池资源闭环回收的同时实现循环经济。

技术领域

本发明涉及钴酸锂直接再生的制备方法，尤其涉及一种利用废旧钴酸锂制备高压钴酸锂的方法，属于废旧锂离子电池回收再利用领域。

背景技术

锂离子电池作为一种储能器件，在人们的日常生活中无处不在，如我们日常生活在常见的3C产品：计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(ConsumerElectronics)，这些产品的存在让我们的生活更加便捷、多彩。过去的十年间，在消费电子的刺激下，锂离子电池的需求有着巨大的增长。目前，全球拥有71.9亿部手机，接近10亿台笔记本电脑以及10亿台平板电脑，同时消费电子的更新换代周期在12-18个月，这导致消费电子领域对锂离子电池的需求将继续增加。便携电子设备的能量供给离不开锂离子电池。3C电子所用的锂离子电池中，主要采用钴酸锂作为正极材料，这是因为钴酸锂电池具有较高的能量密度和工作电压。2019年全球已探明的钴矿储量规模约为700万吨，但是世界钴资源的分布很不平衡，刚果(金)、澳大利亚和古巴三国储量之和就占了全球总储量的68％，其中刚果以340万吨的储量占比高达48.6％，为全球钴矿资源储量最多的国家。我国已探明的钴储量仅为8万吨，仅占全球总储量的1.14％，我国每年需要大量从刚果(金)进口钴资源。钴酸锂作为正极材料的锂离子电池随着电子产品的更新换代逐步退役，只有低于5％的手机电池回收，另外的绝大部分被随意丢弃，这既造成了环境的污染也导致钴资源的浪费。

为了更好地满足市场可持续发展的需求，国内外的锂离子电池生产者和消费者都开始了对锂离子电池全生命周期的研究。目前钴酸锂的回收主要针对废旧电池中的有价金属，主流的回收方法包括干法回收和湿法回收，但是这两种方法都会带来环境问题，包括有毒气体产生、废水的排放以及回收效率低等，这些问题的出现亟待一种简单、高效、低污染的回收技术和工艺，实现锂离子电池资源闭环回收的同时实现循环经济。

发明内容

针对现有的废旧钴酸锂回收复杂的技术路线和较低的回收效率，本发明提供了一种利用废旧钴酸锂制备高压钴酸锂的方法，经过简单的缺陷暴露和针对性补锂，实现钴酸锂的直接再生以及高压性能的显著提升。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用废旧钴酸锂制备高压钴酸锂的方法，包括以下步骤：

1)将废旧钴酸锂充满电，在惰性气体环境下拆解得到正极片，将得到的正极片洗涤除去表面残留的电解液，自然晾干；

2)将步骤1)得到的正极片在200-500℃下煅烧1-5h以除去粘结剂，将煅烧后的正极片水浴超声实现废旧钴酸锂和集流体的剥离，将剥离后的钴酸锂用乙醇和去离子水混合液进行离心、干燥、过筛得到废旧钴酸锂粉末；

3)将得到的废旧钴酸锂粉末进行ICP检测，测试其中的Li和Co的比例，按照Li：Co＝1.00-1.05的总比例(即，此处的Li代表废旧钴酸锂粉末中的Li和需要补充的Li的总和)，补充一定量的锂源，将锂源和钴酸锂前驱体进行球磨得到混合粉末；

4)将步骤3)得到的混合粉末在800-1000℃煅烧8-24h，冷却至室温后取出样品，对得到的固体进行研磨、过筛，收集粉末；

5)加入2000-20000ppm四氧化三钴颗粒和步骤4)收集的粉末均匀混合，再进行球磨得到混合粉末；

6)将步骤5)得到的混合粉末在300-500℃处理3-12h进行二次煅烧，冷却至室温后取出样品，对得到的固体进行研磨、过筛，即得再生高压钴酸锂。

优选地，步骤1)中，充电截止电压为4.3-4.7V；所述惰性气体为氩气或氮气中的一种。