一种逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法及系统。所述方法包括：从废旧三元锂电池中拆解出正极片；去除正极片中的粘结剂，再经酸溶浸出正极片中的有价金属元素，获得酸化浸出液；利用超滤膜对酸化浸出液进行超滤处理；利用纳滤膜技术，将酸化浸出液中的锂离子与不同于锂离子的其它阳离子分离，再采用反渗透技术分别进行浓缩富集；以及，采用锂沉淀剂使锂离子沉淀析出，并采用碱性物质使镍离子、钴离子、锰离子和铝离子共沉淀析出，得到铝掺杂镍钴锰三元前驱体。本发明专利技术采用超滤‑纳滤‑反渗透联用技术，利用酸化浸出液中含有的微量铝元素，直接沉淀合成铝掺杂三元前驱体，具有工艺简单环保、有价元素综合回收利用等特点。

A Method and System for Reverse Preparation of Aluminum Doped Ternary Precursors

The invention discloses a method and system for reverse preparation of Aluminium-doped ternary precursors. The method includes: dismantling the cathode plate from the waste ternary lithium battery; removing the binder in the cathode plate, then leaching the valuable metal elements in the cathode plate by acid leaching to obtain acidizing leaching solution; ultrafiltration treatment of acidizing leaching solution by ultrafiltration membrane; separation of lithium ion in acidizing leaching solution from other cations different from lithium ion by nanofiltration membrane technology, and reuse of the acidizing leaching solution. Reverse osmosis technology is used to concentrate and enrich lithium ions, and lithium ions are precipitated by lithium precipitator, and nickel ions, cobalt ions, manganese ions and aluminium ions are precipitated by alkaline substances to obtain Aluminium-doped nickel-cobalt-manganese ternary precursors. The invention adopts the combined technology of ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis to directly precipitate and synthesize Aluminium-doped ternary precursors by using trace aluminium elements contained in acidizing leaching solution, which has the characteristics of simple process, environmental protection and comprehensive recovery and utilization of valuable elements.

【技术实现步骤摘要】
一种逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法及系统
本专利技术涉及一种利用废旧三元正极材料逆向合成铝掺杂的三元前驱体，及三元正极材料的方法及相应的系统，属于锂电池回收

技术介绍
锂及其化合物是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资，也是与人们生活息息相关的新型绿色能源材料。锂离子电池作为一种新型化学电源，已成为3C电子产品的主要能源，占据消费电子市场80％以上的份额。近年来锂电技术的持续进步，能量密度的提升，在新能源汽车和储能电源领域需求大幅增加，带动了锂离子电池产销同比大幅增长。2016年中国锂电池的产量达到78.42亿只，同比增长40％，其中动力电池产量达到29.39GWh，超过3C电池产量，成为最大的消费端。随着纯电动汽车的推广和普及，锂离子电池市场将继续保持高速增长，2017年中国锂电市场规模达到82GWh，未来三年复合增长率将为25％。随着国家对动力电池能量密度要求的提高，动力电池逐步从磷酸铁锂电池转向镍钴锰三元电池，其类型包括111/523/622/811等几种典型镍钴锰三元锂电池，预计未来5年三元动力电池将成为主流。然而锂离子电池实际使用中充放循环在500-1000本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法，其特征在于包括：从废旧三元锂电池中拆解出正极片；去除所述正极片中的粘结剂，再经酸溶浸出所述正极片中的有价金属元素，获得酸化浸出液；利用超滤膜对所述酸化浸出液进行超滤处理；利用纳滤膜技术，将酸化浸出液中的锂离子与不同于锂离子的其它阳离子分离，获得含锂溶液和含有其它阳离子的溶液，再采用反渗透技术分别对含锂溶液、含有其它阳离子的溶液进行浓缩富集，所述其它阳离子包括镍离子、钴离子、锰离子和铝离子；以及，采用锂沉淀剂使所述含锂溶液中的锂离子沉淀析出，并采用碱性物质使所述含有其它阳离子的溶液中的镍离子、钴离子、锰离子和铝离子共沉淀析出，得到铝掺杂镍钴锰三元前驱体。

【技术特征摘要】
1.一种逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法，其特征在于包括：从废旧三元锂电池中拆解出正极片；去除所述正极片中的粘结剂，再经酸溶浸出所述正极片中的有价金属元素，获得酸化浸出液；利用超滤膜对所述酸化浸出液进行超滤处理；利用纳滤膜技术，将酸化浸出液中的锂离子与不同于锂离子的其它阳离子分离，获得含锂溶液和含有其它阳离子的溶液，再采用反渗透技术分别对含锂溶液、含有其它阳离子的溶液进行浓缩富集，所述其它阳离子包括镍离子、钴离子、锰离子和铝离子；以及，采用锂沉淀剂使所述含锂溶液中的锂离子沉淀析出，并采用碱性物质使所述含有其它阳离子的溶液中的镍离子、钴离子、锰离子和铝离子共沉淀析出，得到铝掺杂镍钴锰三元前驱体。2.根据权利要求1所述的逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法，其特征在于具体包括：(1)对废旧三元锂电池进行放电、拆解、分类，获得正极片；(2)对所述正极片进行高温处理，至少用于去除所述正极片中的粘结剂；(3)将经高温处理的正极片与酸性物质持续接触，使所述正极片中的有价金属元素浸出，获得酸化浸出液；(4)将所述酸化浸出液分别经过超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，获得浓缩后的含锂溶液和含有其它阳离子的溶液；(5)向所述含锂溶液中加入锂沉淀剂，反应得到锂沉淀物；(6)对所述含有其它阳离子的溶液进行除杂处理，得到含铝的镍钴锰混合溶液，之后加入碱性物质，反应得到铝掺杂镍钴锰三元前驱体。3.根据权利要求1或2所述的逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法，其特征在于：所述废旧三元锂电池包括镍钴锰三元废旧锂电池，所述镍钴锰三元废旧锂电池的类型包括111、523、622或811型；和/或，步骤(2)具体包括：对所述正极片进行煅烧，进行所述高温处理；优选的，所述煅烧的时间为0.5～6h，煅烧温度为300～800℃。4.根据权利要求2所述的逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法，其特征在于，步骤(3)具体包括：将经高温处理的正极片浸置于酸性物质中，同时加入双氧水，控制固液比为40～120g/L，并于30～90℃搅拌，使所述正极片中的有价金属元素浸出，获得酸化浸出液；优选的，所述酸性物质包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸中的任意一种或者两种以上的组合；优选的，所述酸性物质的浓度为1～10mol/L。5.根据权利要求2所述的逆向制备铝掺杂三元前驱体的方法，其特征在于，步骤(4)具体包括：将步骤(3)所获酸化浸出液分别输入超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，其中，所述超滤膜的孔径为优选为工作压力为0.1～1.5MPa，所述纳滤膜的工作压力为0.1～6MPa，单片膜流速为0.1～5L/min，工作pH值为2～10，最终获得浓缩后的含锂溶液和含有其它阳离子的溶液；优选的，浓缩后的含锂溶液的浓度在15g/L以上；优选的，所述纳滤膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭正军，王敏，祝增虎，王怀有，赵有璟，贾国凤，李积升，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海,63