一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法，包括以下步骤：S1、碱浸除铝：将粉碎后的废旧钴酸锂正极片浸泡在碱性溶液中将铝转化为偏铝酸盐，固液分离获得除铝沉淀渣；S2、焙烧除杂：将所述除铝沉淀渣煅烧处理，得到粗制钴酸锂粉末；S3、机械活化：将粗制钴酸锂粉末与草酸粉末混合得混合粉末，将所述混合粉末经机械活化处理，再经浸泡、固液分离，收集固相部分为草酸钴。该方法工艺路径合理、操作简单、工艺耗材少、试剂用量小、锂钴回收率高。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法
本专利技术涉及废旧锂电池回收领域，具体涉及一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有能量密度大、体积小、无记忆效应等优点，被广泛应用于消费者电子产品、电动汽车及混合动力汽车等领域。其中，钴酸锂是最为常用的锂电池正极活性材料之一，钴酸锂电池通常被用作手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的电源。由于达到预期寿命(2～3年)或其他原因，市场上每年都会产生大量的废旧钴酸锂电池。这些废旧的钴酸锂电池中不仅包含大量的锂、钴等不可再生的材料，还含有对环境有害的有机物电解液，如果不对废旧钴酸锂电池采取适当的处理措施，不仅会造成锂、钴资源的严重浪费，还可能造成严重的环境污染。目前，废旧钴酸锂电池的回收方法主要可以分为两类：修复改造法和湿法冶金法。修复改造法是指在不破坏钴酸锂晶体结构的情况下，对钴酸锂材料进行高温修复或再生处理。修复改造法对原材料要求较高，无法回收处理杂质含量较高的钴酸锂正极材料，该法存在较大的局限性。湿法冶金主要包括正极材料的浸出过程和酸性浸出液中不同金属离子(Li、Co)的选择性分离过程。该法在酸浸过程中会产生Cl2、NOx、SO3等有毒气体，还会产生较多的酸性废液，容易造成二次污染。此外，湿法冶金法存在工艺耗材大、试剂利用率低、金属元素回收率低等缺点。因此，十分有必要寻找一种简单有效的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，能够有效地减少酸用量和二次污染。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法，能够有效地减少酸用量和二次污染。根据本专利技术实施例的回收方法，包括以下步骤：S1、碱浸除铝：将粉碎后的废旧钴酸锂正极片浸泡在碱性溶液中将铝转化为偏铝酸盐，固液分离获得除铝沉淀渣；S2、焙烧除杂：将所述除铝沉淀渣煅烧处理，得到粗制钴酸锂粉末；S3、机械活化：将粗制钴酸锂粉末与草酸粉末混合得混合粉末，将所述混合粉末经机械活化处理，再经浸泡、固液分离，收集固相部分为草酸钴。根据本专利技术实施例的回收方法，至少具有如下有益效果：本专利技术实施例提供了一种酸消耗量少、废水量小、回收率高且二次污染小的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，该方法通过对钴酸锂粉末和草酸粉末进行机械活化处理，利用机械活化过程中所产生的机械力将能量传递给钴酸锂粉末，细化了钴酸锂的颗粒尺寸、破坏了钴酸锂的晶体结构、促进了钴酸锂与草酸间的相互反应(LiCoO2+H2C2O4→2CoC2O4+2CO2+4H2O+Li2C2O4)，生成了易溶于水的草酸锂和不溶于水的草酸钴，之后通过水浸处理，高效地实现了钴、锂元素的分离，分别以草酸钴和草酸锂的形式将钴、锂元素回收；本专利技术实施例提供的一种从废旧钴酸锂正极材料中回收草酸钴、草酸锂的方法，无需使用盐酸、硫酸等强酸对钴酸锂进行浸出处理，不会产生Cl2、SO3等有毒气体，极大地避免了二次污染；本专利技术提供的一种从废旧钴酸锂正极材料中回收草酸钴、草酸锂的方法，通过机械活化和水浸处理相结合的方法，直接获得了草酸钴沉淀和含锂滤液，草酸钴可以通过焙烧转化为氧化钴，含锂滤液可以通过蒸发结晶直接转化为草酸锂，该工艺路径合理、操作简单、工艺耗材少、试剂用量小、锂钴回收率高。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S1中，所述碱性溶液选自碱金属的碱溶液；优选为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S1中，碱性溶液中的OH-的摩尔浓度为1～6mol/L；优选地，所述OH-的摩尔浓度为2～6mol/L；更优选地，所述OH-的摩尔浓度为3～5mol/L。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S1中浸泡处理的温度为50～90℃，浸泡时间为1～5h；优选地，浸泡处理温度为60～90℃，浸泡时间为1～4h；更优选地，浸泡处理温度为60～80℃，浸泡时间为1～3h。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S2中，煅烧温度为300～800℃，时间为1～3h；优选为煅烧温度为300～600℃；更优选为煅烧温度为300～500℃。通过高温焙烧，除去沉淀渣中的乙炔黑、聚偏氟乙烯等杂质，从而获得粗制钴酸锂粉末。采用机械活化，细化钴酸锂的颗粒尺寸、破坏钴酸锂的晶体结构，促进钴酸锂与草酸间的相互反应，避免了酸浸处理过程中需要使用大量的酸。根据本专利技术的一些实施例，所述机械活化处理过程中所述混合粉末与水共同进行机械活化处理；优选地，所述混合粉末与水的质量体积比为0.5～5g/ml；优选地为3～5g/ml；进一步优选为3～4g/ml。加水共同机械活化处理，使得混合粉末分布更均匀，提升机械活化效果。根据本专利技术的一些实施例，所述机械活化为球磨处理；优选地，所述球磨处理采用的行星式球磨机。采用球磨处理，利用球磨过程中的剪切力、挤压力等机械力，细化钴酸锂的颗粒尺寸、破坏钴酸锂的晶体结构，促进钴酸锂与草酸间的相互反应，避免了酸浸处理过程中需要使用大量的酸。根据本专利技术的一些实施例，所述球磨处理过程中，球磨机的转速控制为100～500rpm；优选为200～500rpm；更优选为300～500rpm。根据本专利技术的一些实施例，所述球磨处理过程中，混合粉末与磨球的质量比为5：1～20:1；优选为10：1～20:1；更优选为12:1～18:1。根据本专利技术的一些实施例，所述球磨处理过程中，球磨时间控制为0.5～2h；优选为1～2h；更优选为1～1.8h。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S3中还包括在浸泡前收集粉末的步骤，具体为将球磨机内所有活性粉末及氧化锆球倒出，并将其全部转移至水中，利用水清洗并浸泡氧化锆球过程中将粘附在氧化锆球上的粉末全部收集。根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括将经步骤S3处理后的液相部分收集得含锂滤液，并从所述含锂滤液中回收锂元素。根据本专利技术的一些实施例，所述回收锂元素具体包括以下步骤：浓缩、净化、蒸发结晶，得草酸锂沉淀。根据本专利技术的一些实施例，所述含锂滤液经浓缩处理后，锂元素质量浓度不低于5g/L；优选为所述锂元素质量浓度在5.3g/L以上。根据本专利技术的一些实施例，浓缩操作具体为在在搅拌下加热至80℃～100℃并保温处理；优选为加热至90℃～100℃。根据本专利技术的一些实施例，所述净化处理为控制浓缩后的含锂滤液的pH值在8～9间，再升温至50～90℃并保温处理，固液分离收集液相部分为净化后的含锂滤液；优选为升温至60～80℃并保温2h。向含锂滤液中加入碱性物质，调节pH，生成Co(OH)2沉淀以除去含锂滤液中含有的微量Co2+，提升草酸锂的纯度。根据本专利技术的一些实施例，所述控制pH值的操作为向含锂滤液中添加碱性物质；优选地，所述碱性物质选自氢氧化钠固体、氢氧化钾固体、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水溶液中。根据本专利技术的一些实施例，所述蒸发操作具体为在搅拌下，对净化后的含锂滤液持续加热并将温度控制在80～100℃，结晶析出的固体即为草酸锂；优选地，所述蒸发操作过程中，搅拌速度为100～500r本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、碱浸除铝：将粉碎后的废旧钴酸锂正极片浸泡在碱性溶液中将铝转化为偏铝酸盐，固液分离获得除铝沉淀渣；/nS2、焙烧除杂：将所述除铝沉淀渣煅烧处理，得到粗制钴酸锂粉末；/nS3、机械活化：将粗制钴酸锂粉末与草酸粉末混合得混合粉末，将所述混合粉末经机械活化处理，再经浸泡、固液分离，收集固相部分为草酸钴。/n

【技术特征摘要】
1.一种废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、碱浸除铝：将粉碎后的废旧钴酸锂正极片浸泡在碱性溶液中将铝转化为偏铝酸盐，固液分离获得除铝沉淀渣；
S2、焙烧除杂：将所述除铝沉淀渣煅烧处理，得到粗制钴酸锂粉末；
S3、机械活化：将粗制钴酸锂粉末与草酸粉末混合得混合粉末，将所述混合粉末经机械活化处理，再经浸泡、固液分离，收集固相部分为草酸钴。


2.根据权利要求1所述的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述钴酸锂粉末与草酸粉末的质量比为1:1～1:3；优选为1:2～1:3。


3.根据权利要求1所述的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述机械活化处理过程中所述混合粉末与水共同进行机械活化处理；优选地，所述混合粉末与水的质量体积比为0.5～5g/ml；优选地为3～5g/ml；进一步优选为3～4g/ml。


4.根据权利要求1所述的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述机械活化为球磨处理；优选地，所述球磨处理采用的行星式球磨机。


5.根据权利要求4所述的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述球磨处理过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林奕，万文治，颜志雄，杨政，李万，罗强，
申请(专利权)人：湖南雅城新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43