一种预处理待回收三元正极片的方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种预处理待回收三元正极片的方法，该方法包括以下步骤：(1)将待回收三元正极片与酸溶液进行第一酸浸处理，得到中间体I；将所述中间体I进行气流搅拌处理，得到混合物I；(2)将所述混合物I过筛，得到铝箔和中间体II；(3)将所述中间体II与碱溶液依次进行碱浸处理和分离，得到作为混合物II的固体物料；(4)在还原性物质存在下，将所述混合物II进行第二酸浸处理，得到正极材料。本发明专利技术提供的方法分离正极活性材料和铝箔集流体的分离率高，且铝箔可完整回收，能耗低，污染小，同时具有很高的有价金属的浸出率和渣液过滤分离性能。率和渣液过滤分离性能。率和渣液过滤分离性能。

【技术实现步骤摘要】
一种预处理待回收三元正极片的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种预处理待回收三元正极片的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其具备能量密度高、安全性能好、使用寿命长和低污染等优点而被广泛应用于新能源汽车、3C产品和储能电池领域。
[0003]随着我国新能源汽车行业的蓬勃发展，退役电池的回收问题也逐渐提上日程，2025年我国预计约有93Gwh的动力电池退役，其中2023年后退役三元动力电池将占主流。废旧三元锂电池的回收利用对于缓解我国钴镍等稀缺战略金属受制于人的困境，以及对于提供制造三元锂电池所需的镍钴锰锂等资源和保护环境均具有重要意义。
[0004]废旧三元锂电池的回收主要包括有价金属的回收和正极材料的再生两个环节，其中正极材料与铝箔集流体的分离是回收有价金属前的关键步骤，目前使用的分离方法主要有高温热分解法、有机溶剂溶解法和碱浸法等。
[0005]CN109290339A公开了一种分离废旧三元正极片中正极粉末与铝集流体的方法，该方法将废旧三元正极片破碎后在450
‑
550℃下进行无氧裂解，使粘结剂PVDF高温分解失去活性，消除了正极粉末和铝箔集流体间的粘结力，经二次破碎后实现两者分离。该方法能耗较高，设备一次性投资高且需进行含氟尾气处理，环保要求高。
[0006]CN105870529A公开了一种废旧锂离子电池回收方法，该方法采用有机溶剂NMP浸泡正极片和超声处理，获得铝集流体和正极粉末溶液，然后离心溶液实现了集流体和正极粉末的分离。但是有机溶剂有毒性，会对环境造成污染，回收时用量大且价格高昂，不适合用于大规模生产。
[0007]CN111326817A公开了一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，该方法采用高浓度强碱浸泡正极片并辅以机械搅拌实现正极活性材料与铝箔集流体的分离。但高浓度强碱对铝箔的侵蚀度大，溶解部分铝箔的强碱废水不易处理，且大块铝箔易被侵蚀为小块铝屑与正极活性材料混合，增加了分离难度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有回收方法存在的能耗与成本较高、污染较大、分离效果不佳的缺陷。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种预处理待回收三元正极片的方法，该方法包括以下步骤：
[0010](1)将待回收三元正极片与酸溶液进行第一酸浸处理，得到中间体I；将所述中间体I进行气流搅拌处理，得到混合物I；
[0011](2)将所述混合物I过筛，得到铝箔和中间体II；
[0012](3)将所述中间体II与碱溶液依次进行碱浸处理和分离，得到作为混合物II的固体物料；
[0013](4)在还原性物质存在下，将所述混合物II进行第二酸浸处理，得到正极材料。
[0014]与现存预处理待回收三元正极片技术相比，本专利技术提供的预处理待回收三元正极片的方法至少具有如下优势：
[0015](1)本专利技术提供的方法采用酸浸泡(特别优选为稀酸浸泡)+气流搅拌的方法分离正极活性材料和铝箔集流体，分离率高且铝箔可完整回收，对比高温热分解法除粘结剂，能耗低，设备投资小，无需配套尾气处理装置，污染小；对比有机溶剂溶解法除粘结剂，成本低，生产效率高，污染小；对比碱溶法，铝箔可完整回收且本专利技术的酸浸泡溶解的铝极少，酸溶液可循环使用，无需大量处理废水；
[0016](2)本专利技术提供的方法中，循环多次后的酸溶液中的铝含量大于1000mg/L后停止循环，按一定比例配入硫酸用于还原酸浸正极活性材料碎片，能够实现工艺闭环，有价金属回收率大于99％，且减少了废水排放；
[0017](3)本专利技术提供的方法采用碱溶液对粘结剂PVDF进行浸泡改性，其亲水性得到改善且粘性降低，有利于后续还原浸出时提高有价金属的浸出率和渣液过滤分离性能；另一方面，在PVDF的脱氟改性过程中，碱液消耗的OH
‑
较少，可循环利用；
[0018](4)本专利技术提供的方法反应条件温和，无有害废气产生，铝箔集流体和正极活性材料分离效果好，有价金属浸出率高，具有回收率高和节能减排、经济效益好等优点。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述方法的一种优选的具体实施方式的工艺流程图；
[0021]图2为本专利技术对比例4中采用机械搅拌后过一级筛得到的筛上物；
[0022]图3为本专利技术实施例1中采用气流搅拌后过一级筛得到的筛上物；
[0023]图4为本专利技术实施例1中过二级筛得到的筛下物，即正极活性材料碎片。
具体实施方式
[0024]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0025]在没有相反说明的情况下，本专利技术所述的室温为25
±
2℃。
[0026]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种预处理待回收三元正极片的方法，该方法包括以下步骤：
[0027](1)将待回收三元正极片与酸溶液进行第一酸浸处理，得到中间体I；将所述中间体I进行气流搅拌处理，得到混合物I；
[0028](2)将所述混合物I过筛，得到铝箔和中间体II；
[0029](3)将所述中间体II与碱溶液依次进行碱浸处理和分离，得到作为混合物II的固体物料；
[0030](4)在还原性物质存在下，将所述混合物II进行第二酸浸处理，得到正极材料。
[0031]优选地，在步骤(1)中，在进行所述第一酸浸处理之前，先将所述待回收三元正极
片破碎成长和宽为4
‑
6cm的块状。
[0032]优选地，在步骤(1)中，所述第一酸浸处理的条件至少满足：所述酸溶液的浓度为0.3
‑
0.8mol/L，温度为15
‑
40℃，时间为30
‑
60min。
[0033]优选地，在步骤(1)中，所述第一酸浸处理的条件至少满足：所述待回收三元正极片与所述酸溶液的固液比为1g：10
‑
20mL。专利技术人发现，固液比过大会导致搅拌阻力过大，搅拌不动，影响固液接触传质，降低反应速率，因此控制固液比能够使得酸浸处理的效果更好。
[0034]优选地，在步骤(1)中，所述气流搅拌处理的条件至少满足：在含有所述中间体I的体系中通入气流的位置为体系液面高度的2/3
‑
3/4。
[0035]优选地，在步骤(1)中，所述气流搅拌处理的条件至少满足：在含有所述中间体I的体系中通入气流的时间为5
‑
10min。
[0036]优选地，在步骤(1)中，所述气流搅拌处理的条件至少满足：所述气流的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预处理待回收三元正极片的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将待回收三元正极片与酸溶液进行第一酸浸处理，得到中间体I；将所述中间体I进行气流搅拌处理，得到混合物I；(2)将所述混合物I过筛，得到铝箔和中间体II；(3)将所述中间体II与碱溶液依次进行碱浸处理和分离，得到作为混合物II的固体物料；(4)在还原性物质存在下，将所述混合物II进行第二酸浸处理，得到正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一酸浸处理的条件至少满足：所述酸溶液的浓度为0.3
‑
0.8mol/L，温度为15
‑
40℃，时间为30
‑
60min，所述待回收三元正极片与所述酸溶液的固液比为1g：10
‑
20mL。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述气流搅拌处理的条件至少满足：在含有所述中间体I的体系中通入气流的位置为体系液面高度的2/3
‑
3/4，所述气流的流速为1
‑
3L/min，所述气流由选自压缩空气、氮气、氩气中的至少一种气体提供。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述过筛为依次过一级筛和过二级筛，所述一级筛的孔径为0.5
‑
1cm，所述二级筛的孔径为0.5
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2mm。5.根据权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤俭，肖超，李攀，赵思佳，邓海龙，罗进爱，
申请(专利权)人：贵州中伟资源循环产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：