[发明专利]一种从钴酸锂电池中回收有价金属的方法及系统

说明书

本发明提供了一种从钴酸锂电池中回收有价金属的方法及系统。方法包括以下步骤：将钴酸锂电池的正极材料与负极材料混合，得混合物；将混合物置于10Pa～100Pa压力下，加热至1300K～1600K，反应结束后分别回收含有单质钴的固相物和含有氧化锂的气相物，完成有价金属回收。本发明的回收方法不需要添加其他反应物质，并在密闭的真空环境下进行，节能环保；本发明的方法和系统能够实现对金属钴以及氧化锂的回收率达到98％以上，纯度可以达到99％以上。

技术领域

本发明涉及钴酸锂电池技术领域，更具体地讲，涉及一种从钴酸锂电池中回收有价金属的方法及系统。

背景技术

钴酸锂电池作为最早被商用的高能量密度电池，其广泛应用于便携式电子设备、储能设备的生产。随着信息产业的发展，电子、电器产品的大规模生产带来的是电池的大规模退役，这已对环境产生了日益严重的危害，例如土壤和水污染。因此如何有效回收钴酸锂电池中的有价金属已经成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种高效、环保的从钴酸锂电池中回收有价金属的方法。

本发明的一方面提供了一种从钴酸锂电池中回收有价金属的方法，可以包括以下步骤：将钴酸锂电池的正极材料与负极材料混合，得混合物；将混合物置于10Pa～100Pa系统压力下，加热至1300K～1600K，反应结束后分别回收含有单质钴的固相物和含有氧化锂的气相物，完成有价金属回收。

进一步地，反应时间为100min～150min。

进一步地，还包括在混合物中加入无水乙醇，无水乙醇的加入量为混合物质量的1/10～1/3。

进一步地，还包括得到混合物后以8℃/min～12℃/min的升温速率升温至1053K～1093K，保温25min～35min，再以8℃/min～12℃/min的升温速率升温至1300K～1600K。

进一步地，正极材料与负极材料的质量比为32:1～16:1。

本发明的另一方面提供了一种从钴酸锂电池中回收有价金属的系统，包括外体以及反应器，其中，外体包括收集腔、设置在收集腔下部的反应腔以及收集腔与反应腔之间的流通通道；反应器置于反应腔内，钴酸锂电池的正极材料与负极材料混合物在反应器中反应完成后，含有氧化锂的气相物通过流通通道进入收集腔中回收。

进一步地，收集腔的径向直径大于反应腔的径向直径，反应腔的径向直径大于流通通道的径向直径。

本发明的回收原理包括：将废旧钴酸锂电池的正极材料与负极材料混合，通过在10Pa～100Pa条件下，加热至1300K～1600K使得钴酸锂与负极石墨发生如下反应:

LiCoO₂+C＝1/2Li₂O+Co+3/4CO (1)

LiCoO₂+C＝1/2Li₂O+Co+3/8CO₂ (2)

通过计算氧化锂和钴单质的饱和蒸气压可知，在上述压力以及温度条件下，氧化锂为气相，而钴此时还未融化，几乎不会有钴进入气相，可实现钴与氧化锂的分离。

而对于可能存在的中间产物Li₂CO₃在本发明回收方法的10Pa～100Pa压力下，会发生如下反应：

Li₂CO₃＝Li₂O+CO₂ (3)