一种锂离子电池正极材料的回收利用方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池正极材料的回收利用方法。该方法包括：将废弃锂离子电池在NaCl溶液中浸泡3天

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料的回收利用方法


[0001]本专利技术涉及一种回收方法，尤其涉及一种锂离子电池正极材料的回收方法，属于锂离子电池


技术介绍

[0002]随着电动汽车的快速发展，2017年全球电动汽车保有量为370万辆，预计2020年将达到1300万辆，2030年将接近1.3亿辆。电动汽车动力电池在过去十年中显著降低成本，性能也得到了明显提高。过去5年来，电子技术的持续发展成为锂离子动力电池竞争力上升的主要驱动力。锂电池都是有一定的寿命的，一般来说，动力电池的容量低于初始容量的80％就认为动力电池不再具备服务功能，动力电池的循环寿命为1000-1500次左右，折合使用寿命为2-8年左右。随着电动汽车大范围推广，动力电池的报废数量也将越来越多，到2020年，我国电动汽车动力电池累计报废量将达到12
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104t-17
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104t的规模，如果回收处理不当，所造成的环境危害，恐怕是数倍于干电池和铅酸电池。
[0003]锂电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和电池壳组成。现在主要工作仅关注于石墨负极的回收，而对于经济价值更高的正极材料，研究相对较少。现有技锂电池回收技术主要要经历3个步骤：(1)将废旧锂电池充分放电、剥离外壳、简单破碎、筛选后得到电极材料。(2)将第一步获得的材料进行溶解浸出使电极中的各种金属进入溶液中。其中钴锰镍元素分别以Co
2+
、Mn
2+
、Ni
2+
形式存在，将所有金属溶于酸中，然后进行分离净化回收；或者用碱浸出铝并回收，然后用酸浸出剩余金属氧化物。(3)对溶解后溶液(浸出液)中金属元素进行分离回收或将该溶液直接合成正极材料、离子交换法、萃取法、电化学法分别得到含钴或锂的化合物。
[0004]但是现有的废弃锂电池正极溶解浸出过程中的诸多问题：回收金属离子价态不一，回收难度高；回收价值金属离子的浸出率不高；回收过程中的安全性低和具有一定的污染性等等。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极材料的回收利用方法，该方法可以实现对锂离子电池正极材料的高效回收利用。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料的回收利用方法，包括：
[0007]将废弃锂离子电池在NaCl溶液中浸泡3天-4天，经过剥离外壳、简单破碎，筛选得到正极粉末材料；
[0008]将正极粉末材料添加到浸出液中，密闭加热，得到含有金属离子的浸出液；
[0009]将稀释后的含有金属离子的浸出液加入三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液中，密闭静置5天-15天，自组装得到辐射制冷超分子薄膜。
[0010]在本专利技术的一具体实施方式中，采用的NaCl溶液的浓度为2wt％-15wt％。
[0011]在本专利技术的一具体实施方式中，正极粉末材料为各种磷酸铁锂材料、三元(镍钴锰)材料、锰酸锂材料、钛酸锂材料中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的一具体实施方式中，采用的浸出液为1M-4M的HNO3+0vol％-5vol％的H2O2、1M-4M的H2SO4+0vol％-5vol％的H2O2、1M-4M的HCl+0vol％-5vol％的H2O2、6M的NH3H2O+0.5M的(NH4)2SO3、1M-2M的Citric acid+0vol％-5vol％的H2O2、1.5M的TCA+0vol％-4vol％的H2O2、1.5M的Succinic acid+0vol％-2vol％的H2O2、1.25M的Ascorbic acid+0vol％-2vol％的H2O2中的一种或多种组成的混合溶液。
[0013]在本专利技术的一具体实施方式中，正极粉末材料与浸出液的添加比例为10mg/mL-50mg/mL；比如，正粉粉末材料与浸出液的添加比可以为10mg/mL，20mg/mL和50mg/mL。
[0014]在本专利技术的一具体实施方式中，所述密闭加热的温度为25℃-100℃，时间为1h-5h。
[0015]在本专利技术的一具体实施方式中，所述三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液中，三聚氰胺与三聚氰酸的摩尔比为1：1。
[0016]在本专利技术的一具体实施方式中，所述含有金属离子的浸出液与三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液的摩尔比为0.5：1-2：1。比如，含有金属离子的浸出液与三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液的摩尔比可以为0.5：1、1：1和2：1。
[0017]本专利技术还提供了一种辐射制冷超分子薄膜，其是由废弃的锂离子电池通过本专利技术的锂离子电池回收利用方法处理后自组装得到的。该辐射制冷超分子薄膜能够有效降低环境温度5℃-15℃。
[0018]本专利技术中利用废弃锂电池正极材料制备降温超分子膜的方法，包括以下步骤：
[0019](a)将回收的废弃锂电池在NaCl溶液中浸泡3天，然后经过剥离外壳、简单破碎、筛选后得到正极粉末材料。
[0020](b)将正极粉末材料加入到浸出液中，密闭加热一段时间，得到含有金属离子的浸出液。
[0021](c)将稀释后含有金属离子的浸出液加入到三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液中，密闭静置5-15天，得到具有降温作用的超分子膜。
[0022]本专利技术的锂离子电池正极材料的回收利用方法的工艺步骤简单，提高了废弃锂电池高价金属离子的浸出效率，降低了成本的同时无污染产生，有利于保护环境，避免废弃锂电池对环境的二次污染；同时改变传统回收模式，制备辐射制冷超分子薄膜，用于商业化降温产品，改变传统降温制冷方法。
[0023]步骤(a)中，所述NaCl溶液的浓度为2％-15％，筛选后得到正极粉末材料为各种磷酸铁锂材料，三元(镍钴锰)材料，锰酸锂材料，钛酸锂材料中的一种或多种。步骤(b)中，所述浸出液为1M-4M的HNO3+0vol％-5vol％的H2O2、1M-4M的H2SO4+0vol％-5vol％的H2O2、1M-4M的HCl+0vol％-5vol％的H2O2、6M的NH3H2O+0.5M(NH4)2SO3、1M-2M的Citric acid+0vol％-5vol％的H2O2、1.5M的TCA+0vol％-4vol％的H2O2、1.5M的Succinic acid+0vol％-2vol％的H2O2、1.25M的Ascorbic acid+0vol％-2vol％的H2O2中的一种或多种组成的混合溶液。加入正粉粉末的与所述浸出液的体积比为10mg/mL，20mg/mL，和50mg/mL。加热温度为25℃-100℃，加热时间为1-5小时。步骤(c)中，三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液中，三聚氰胺与三聚氰酸的摩尔比为1：1；含有金属离子的浸出液与三聚氰胺和三聚氰酸混合溶液的摩尔比为
0.5：1、1：1和2：1。
[0024]本专利技术的锂离子电池正极材料的回收利用方法的工艺步骤简单，提高了废弃锂电池高价金属离子的浸出效率，降低了成本的同时无污染产生，有利于保护环境，避免废弃锂电池对环境的二次污染；同时改变传统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的回收利用方法，包括：将废弃锂离子电池在NaCl溶液中浸泡3天-4天，经过剥离外壳、简单破碎，筛选得到正极粉末材料；将所述正极粉末材料添加到浸出液中，密闭加热，得到含有金属离子的浸出液；将稀释后的含有金属离子的浸出液加入三聚氰胺和三聚氰酸的混合溶液中，密闭静置5天-15天，自组装得到辐射制冷超分子薄膜。2.根据权利要求1所述的回收利用方法，其中，所述NaCl溶液的浓度为2wt%-15wt%。3.根据权利要求1所述的回收利用方法，其中，所述正极粉末材料为磷酸铁锂材料、三元镍钴锰材料、锰酸锂材料、钛酸锂材料中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的回收利用方法，其中，所述浸出液为1M-4M的HNO3+0vol%-5vol%的H2O2、1M-4M的H2SO4+0vol%-5vol%的H2O2、1M-4M的HCl+0vol%-5vol%的H2O2、6M的NH3‧
H2O+0.5M的(NH4)2SO3、1M-2M的Citric acid+0vol%-5vol%的H...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏成林，杨庭舟，钱涛，王赛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：