[发明专利]一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法

说明书

本发明提供一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，包括以下步骤：首先将待回收的钴酸锂电池的正极极片与氧化剂和去离子水混合，在超临界状态下进行水热氧化反应，反应完全后经过滤得到滤渣；然后用含有还原剂的有机酸液对滤渣进行酸浸，在酸浸液中加入铝离子沉淀剂，沉淀完全后经过滤得到除铝滤液；最后在除铝滤液中加入锂盐、表面活性剂和络合剂，再将混合后的溶液经过蒸发干燥和煅烧后，得到钴酸锂粉末。该方法使用超临界水热氧化处理正极极片中的粘结剂和导电添加剂，快速高效，且对环境友好；另外，在后续的离子回收过程中，采用溶胶‑凝胶法直接再生钴酸锂材料，实现了锂、钴的回收和钴酸锂材料的生成。

技术领域

本发明涉及电池回收利用技术领域，尤其涉及一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法。

背景技术

以钴酸锂为正极材料的锂离子电池在消费电子行业被大量使用，使得废旧电池回收处理的压力和对锂、钴等金属的需求急剧增加。钴元素在自然环境中时，可能转化为危害环境的化合物。因此对锂离子电池中锂、钴等高价值的金属材料进行回收，一方面可以避免因废弃而导致的对环境的污染；另一方面，锂、钴作为高价值的矿藏元素，对其回收再利用还可以降低对矿藏的开采压力，并带来可观的经济效益。

在锂离子电池正极极片上，正极活性材料和乙炔黑通过粘结剂涂覆在铝箔上。分离正极极片和正极活性材料的关键在于去除起到粘结作用的粘结剂。在火法冶金工艺中，粘结剂的去除主要通过高温过程，利用高温使得粘结剂分解，同时产生含氟的有害气体排放至环境。在湿法冶金过程中，通常使用有机溶剂将粘结剂溶解，溶解过程需要使用对环境有害的昂贵有机溶剂，且溶解过程通常需要消耗较长的时间。

另外，在对正极活性材料中有价金属的离子进行回收时，许多工艺采用萃取法将有价金属离子依次萃取。萃取工艺需要使用对环境有害的萃取剂，同时进行复杂的操作，增加了回收成本并带来破坏环境的风险。

发明内容

本发明提供一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，用以解决现有技术中存在的回收工艺复杂、成本高且污染环境风险大的缺陷，实现对钴酸锂电池正极材料的高效回收。

本发明提供一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，包括：

将待回收的钴酸锂电池的正极极片与氧化剂和去离子水混合，在超临界状态下进行水热氧化反应，反应完全后经过固液分离，得到水热滤液和滤渣；

用含有还原剂的有机酸液对所述滤渣进行酸浸，在酸浸液中加入铝离子沉淀剂，沉淀完全后经过固液分离，得到含铝固态产物和除铝滤液；

在所述除铝滤液中加入锂盐、表面活性剂和络合剂，以调节溶液的锂离子和钴离子的摩尔比例以及pH值，将混合后的溶液经过蒸发干燥和煅烧后，得到钴酸锂粉末。

根据本发明提供的一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，还包括：

在所述水热滤液中加入水溶性碳酸盐对锂离子进行沉淀，过滤得到碳酸锂。

根据本发明提供的一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，所述待回收的钴酸锂电池的正极极片为将废旧钴酸锂电池充分放电后，拆解分拣所得的正极极片。

根据本发明提供的一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，所述水热氧化反应的温度为380℃~600℃，压力为24MPa~40MPa，时间为5min~200min；所述氧化剂的添加量为1mol/L ~12mol/L。

根据本发明提供的一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，所述酸浸过程在加热环境下进行，同时使用磁力搅拌装置搅拌所述酸浸液；所述还原剂的添加量为0.1mol/L~4mol/L；所述有机酸液的浓度为0.1mol/L~5mol/L。

根据本发明提供的一种基于超临界水热氧化的钴酸锂电池正极材料回收方法，在所述酸浸液中加入铝离子沉淀剂，以调节pH值至3~6。