一种无需强酸浸出的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无需强酸浸出的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，包括以下步骤：S1、取废旧钴酸锂正极片，浸泡于强碱性溶液中，进行第一次固液分离，将固相部分干燥得粗制钴酸锂粉末；S2、将粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯混合，并在230℃～350℃下焙烧得混合粉末；S3、将混合粉末加水进行水浸处理，进行第二次固液分离；S4、将分离得到的液相部分，氧化得氧化钴沉淀。该方法能够有效避免使用强酸浸出，从根源上降低了有毒气体排放量，减少了二次污染；本发明专利技术实施例方案对钴的回收率可达90％以上，显著优于现有技术水平，取得了巨大的进步，能够产生显著的经济价值，同时，也更进一步降低了废弃钴金属引发的资源浪费及环境污染的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种无需强酸浸出的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
，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高、功率密度高、环境友好等优点，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。电动汽车的快速发展，有力地促进了锂离子电池的应用，同时，市场上也不可避免地产生了大量的废旧锂离子电池。废旧锂离子电池中不仅含有丰富的金属资源(如Co、Li等)，还含有对环境有害的有机物。废旧锂电池不加以回收处理，不仅会造成金属资源的浪费，而且会对环境造成严重的污染。由于钴酸锂正极材料中所用的原材料Li、Co属于不可再生材料，且Co价格相对较为昂贵，在各类锂离子电池中，对钴酸锂电池进行回收利用，具有显著的经济价值。目前，废旧钴酸锂正极材料的回收方法主要可以分为修复改造法和湿法冶金法。其中，湿法冶金由于具有金属元素回收率高、反应条件温和等优点，被认为是最为可取和最具前景的回收方法。然而，湿法冶金法需要使用无机酸或有机酸溶液来溶解锂电池正极材料以得到酸性浸出液，在浸出过程中，不仅会产生大量的酸性废水，而且会产生大量的有毒气体(如Cl2、SO3、NOx等)，极易造成二次污染。因此，十分有必要寻找一种能够有效降低酸液用量、降低有毒气体排放量、减少二次污染的高效率回收方法。中国专利技术专利CN101550491A公开了一种氯化焙烧-浸出法从镍矿提取镍或钴的方法，具体公开了将镍矿烘干磨细后，再将镍矿与氯化铵混合、焙烧，再用清水浸出，该方法虽然能对镍具有较好的回收效果，但是对钴的回收率仅可达78％。中国专利技术专利申请文件CN106848469A公开了一种从废旧离子电池正极材料中回收有价金属的方法，具体公开了将正极极片进行热解脱胶后，分离出集流体和活性物质，再将活性物质与氯化盐混合，于300～600℃下进行氯化焙烧，再将焙烧固体产物进行水浸出，得到含有价金属离子的浸出液。该方法对锰具有较高的回收率，然而该方法对钴的浸出率最高也仅达85.3％。然而，这仍会造成较大程度的钴资源的浪费。随着钴资源的减少，近年来钴的价格飞速增长，目前钴价达到了23万/t，因此，每增加一个1％点的回收率其产生的经济价值也是非常可观的。与此同时，随着全球气候变暖，越来越多的人正在将内燃机驱动汽车更换成电动汽车，但这也将进一步推动钴的价格的持续攀升，因此，仍需进一步改进现有钴酸锂材料的回收利用，提升其回收率具有重要意义。
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，能够降低二次污染，同时还具有极高的钴回收率。根据本专利技术实施方式的回收方法，包括以下步骤：S1、取废旧钴酸锂正极片，浸泡于强碱性溶液中，进行第一次固液分离，将得到的固相部分干燥得粗制钴酸锂粉末；S2、将上述步骤S1制得的粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯按质量比为1:3～1:8的比例混合，并在230℃～350℃下焙烧得混合粉末；S3、将步骤S2制得的混合粉末加水进行水浸处理，进行第二次固液分离；S4、将步骤S3分离得到的液相部分，加入氧化剂氧化后进行第三次固液分离收集固相部分得氧化钴沉淀。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1还包括将所述正极片在浸泡前进行粉碎处理；优选地，粉碎成1～5cm的碎片状。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1中正极片与强碱性溶液的固液比100～300g/L。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1中强碱性溶液的pH大于12；优选地，强碱性溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；优选地，所述强碱性溶液为氢氧化钠溶液，且所述氢氧化钠溶液的浓度为1～6mol/L。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2中粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯的质量比为1:4～1:7；更优选地，所述粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯的质量比为1:5～1:7。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2中焙烧温度为230℃～300℃；优选地，所述步骤S2中焙烧温度为240～260℃；更优选为250℃。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2中焙烧时间为1.3～3h；优选地，所述焙烧时间为1.5～2.5h。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3中混合粉末与水按固液比为50～150g/L的比例混合。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3中水浸时间为0.5～3h；优选地，所述水浸是在搅拌下进行的，所述搅拌的速度为100～500rpm。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中的氧化剂选自次氯酸盐或双氧水；优选地，所述次氯酸盐选自次氯酸钠或次氯酸钾。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中氧化剂还原过程中转移的电子摩尔数与液相部分中钴离子的摩尔量之比为2:1～5:1；优选为3:1～5:1。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中的氧化温度为50～90℃，时间为1～3h。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中的氧化过程是在搅拌下进行，所述搅拌的速度为100～500rpm。根据本专利技术的一些实施方式，所述方法还包括步骤S5、收集第三次固液分离得到的液相部分加入碳酸盐，反应后得碳酸锂沉淀。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S5中的反应温度为50～90℃；优选地，所述步骤S5中的反应在搅拌下进行，搅拌速度为100～500rpm。根据本专利技术实施方式的回收方法，至少具有如下有益效果：该方法能够有效避免使用强酸浸出，从根源上降低了有毒气体排放量，减少了二次污染；本专利技术实施例方案对钴的回收率可达90％以上，显著优于现有技术水平，取得了巨大的进步，能够产生显著的经济价值，同时，也更进一步降低了废弃钴金属引发的资源浪费及环境污染的影响；本专利技术方案利用在230℃～350℃下对粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯混合物进行焙烧处理，钴元素高比率的转化为CoCl2，再通过氧化剂将二价钴氧化成三价钴离子，并使其以三氧化二钴沉淀的形式回收，确保了钴离子的回收率，同时，也为后续回收锂元素提供了便利；此外，本专利技术方案中聚氯乙烯与钴酸锂的质量比控制在1:3～1:8并将温度控制在230℃～350℃之间，使得水浸后，溶液的酸度适中，避免了传统氯化焙烧处理后浸出液的酸度过高，需要大量的碱性物质来中和，减少了后续过程中环保废水中和处理时碱性试剂的消耗，降低了后处理成本。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到的试剂和材料。本专利技术的实施例一为：一种无需强酸浸出的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，包括以下步骤：(1)将拆解得到的废旧钴酸锂电池正极片粉碎成1～5cm的碎片，得到正极片碎片，将正极片碎片在2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡，固液分离后，将沉淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无需强酸浸出的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、取废旧钴酸锂正极片，浸泡于强碱性溶液中，进行第一次固液分离，将得到的固相部分干燥得粗制钴酸锂粉末；/nS2、将上述步骤S1制得的粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯按质量比为1:3～1:8的比例混合，并在230℃～350℃下焙烧得混合粉末；/nS3、将步骤S2制得的混合粉末加水进行水浸处理，进行第二次固液分离；/nS4、将步骤S3分离得到的液相部分，加入氧化剂氧化后进行第三次固液分离收集固相部分得氧化钴沉淀。/n

【技术特征摘要】
1.一种无需强酸浸出的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、取废旧钴酸锂正极片，浸泡于强碱性溶液中，进行第一次固液分离，将得到的固相部分干燥得粗制钴酸锂粉末；
S2、将上述步骤S1制得的粗制钴酸锂粉末与聚氯乙烯按质量比为1:3～1:8的比例混合，并在230℃～350℃下焙烧得混合粉末；
S3、将步骤S2制得的混合粉末加水进行水浸处理，进行第二次固液分离；
S4、将步骤S3分离得到的液相部分，加入氧化剂氧化后进行第三次固液分离收集固相部分得氧化钴沉淀。


2.根据权利要求1所述的无需强酸浸出的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述步骤S1还包括将所述正极片在浸泡前进行粉碎处理；优选地，粉碎成1～5cm的碎片状。


3.根据权利要求1所述的无需强酸浸出的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述步骤S1中正极片与强碱性溶液的固液比100～300g/L。


4.根据权利要求1所述的无需强酸浸出的废旧钴酸锂正极材料的回收方法，其特征在于：所述步骤S1中强碱性溶液的pH大于12；优选地，强碱性溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；优选地，所述强碱性溶液为氢氧化钠溶液，且所述氢氧化钠溶液的浓度为1～6mol/L。


5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林奕，颜志雄，万文治，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