一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法技术

本发明专利技术属于锂电池材料技术领域，具体涉及一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法。本发明专利技术将钴酸锂正极材料和有机酸溶液混合后，进行络合反应，得到四氧化三钴前驱体；将所述四氧化三钴前驱体进行煅烧，得到所述四氧化三钴；所述有机酸溶液包括二元羧酸溶液；所述有机酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。本发明专利技术提供的方法工艺流程简单，且在过程中不会产生二次污染，安全环保。安全环保。安全环保。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法


[0001]本专利技术属于锂电池材料
，具体涉及一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池主要由外壳、正极(由正极活性材料通过粘结剂涂布于铝箔集流体组成)、负极(由负极活性材料通过粘结剂涂布于铜箔流体组成)、电解液和隔膜组成。其中的正极活性材料主要是选择电化学势较高、能够可逆脱嵌锂离子的化合物，如层状结构的LiCoO2或者橄榄石结构的LiFePO4；正极活性材料一般含有较多的贵重金属，如果直接丢弃到环境中，会造成环境污染、危害人类的身体健康。
[0003]在我国，钴属于稀缺的战略资源，为满足社会需求，常常需要进口。而天然钴资源少，主要与其它金属以共生矿的形式存在于矿石中，且其含量仅占矿中金属含量的0.01％～0.2％。废锂电池中的钴含量远高于天然矿石中的含量，以钴酸锂电池为例，钴酸锂正极材料中钴的含量达到15％～20％。因此，对废锂电池失效正极活性材料中的钴元素进行回收和再利用具有可观的环境、经济和社会效益。
[0004]现有技术中，主要利用无机酸酸浸溶出废旧锂离子电池正极活性材料中的钴元素，使钴元素转变成离子态，再通过添加草酸来生成草酸钴。公开号为CN101723472A和CN111875262A的中国专利采用无机酸浸出废旧锂离子电池正极活性材料中的钴元素，然后通过调节pH值，添加分散剂、沉淀剂、高温煅烧等方式使钴离子进一步转变成四氧化三钴。其中所采用的无机酸为硫酸、硝酸或盐酸等强腐蚀性试剂，同时引入了pH调节剂、分散剂、沉淀剂等试剂，容易产生大量的无机酸废液，造成二次污染，废液处理的成本较高，且工艺流程复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法，本专利技术提供的方法不会产生大量的无机酸废液，绿色环保，且工艺流程简单。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法，包括以下步骤：
[0008]将钴酸锂正极材料和有机酸溶液混合后，进行络合反应，得到四氧化三钴前驱体；
[0009]将所述四氧化三钴前驱体进行煅烧，得到所述四氧化三钴；
[0010]所述有机酸溶液包括二元羧酸溶液；
[0011]所述有机酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。
[0012]优选的，所述有机酸溶液包括抗坏血酸、天冬氨酸、顺丁烯二酸、苹果酸、草酸、酒石酸、草酰乙酸和琥珀酸中的一种或几种。
[0013]优选的，所述钴酸锂正极材料和有机酸溶液的用量比为5～100g：1L。
[0014]优选的，所述混合在搅拌的条件下进行；
[0015]所述搅拌的温度为25～90℃，转速为100～400rpm，时间为6～10h。
[0016]优选的，所述混合的原料还包括可溶性有机酸盐。
[0017]优选的，所述可溶性有机酸盐包括醋酸铝、醋酸镁、醋酸锆、醋酸钙、醋酸锶和醋酸铌中的一种或几种。
[0018]优选的，所述有机酸盐和钴酸锂正极材料的质量比为1：40～200。
[0019]优选的，所述煅烧在空气的气氛中进行。
[0020]优选的，所述煅烧的温度为200～900℃，时间为2～6h。
[0021]本专利技术提供的了一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法，包括以下步骤：将钴酸锂正极材料和有机酸溶液混合后，进行络合反应，得到四氧化三钴前驱体；将所述四氧化三钴前驱体进行煅烧，得到所述四氧化三钴；所述有机酸溶液包括二元羧酸溶液；所述有机酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。本专利技术利用二元羧酸和钴酸锂正极材料进行混合，在限定的浓度下，二元羧酸上的羧基和钴形成Co(II)配位化合物和Co(III)配位化合物，通过煅烧的方式得到四氧化三钴。本专利技术提供的方法工艺流程简单，且在过程中不会产生二次污染，安全环保。
附图说明
[0022]图1为实施例4中得到的四氧化三钴前驱体的实物图；
[0023]图2为实施例4得到的四氧化三钴的SEM图；
[0024]图3为实施例4得到的四氧化三钴的XRD图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法，包括以下步骤：
[0026]将钴酸锂正极材料和有机酸溶液混合后，进行络合反应，得到四氧化三钴前驱体；
[0027]将所述四氧化三钴前驱体进行煅烧，得到所述四氧化三钴；
[0028]所述有机酸溶液包括二元羧酸溶液；
[0029]所述有机酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。
[0030]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0031]本专利技术将钴酸锂正极材料和有机酸溶液混合后，进行络合反应，得到四氧化三钴前驱体。
[0032]在本专利技术中，所述有机酸包括二元羧酸；所述二元羧酸进一步优选为天冬氨酸、顺丁烯二酸、苹果酸、草酸、酒石酸、草酰乙酸和琥珀酸中的一种或几种；当所述二元羧酸为上述具体选择中的两种以上时，本专利技术对具体物质的比例没有特殊的要求，只要能够保证有机酸的浓度即可。在本专利技术中，所述有机酸的浓度为0.1～1.0mol/L，进一步优选为0.2～0.9mol/L，更优选为0.3～0.8mol/L。
[0033]在本专利技术中，所述钴酸锂正极材料包括纯钴酸锂正极材料和/或回收的钴酸锂正极材料。
[0034]在本专利技术中，所述回收的钴酸锂正极材料优选通过制备得到，所述制备方法优选包括以下步骤：
[0035]将废旧的钴酸锂正极片和N
‑
甲基吡咯烷酮混合后过滤，将过滤得到的产物进行煅
烧，得到所述回收的钴酸锂正极材料。
[0036]在本专利技术中，所述废旧的钴酸锂正极片和N
‑
甲基吡咯烷酮的用量比优选为60～500g：1L，进一步优选为70～490g：1L，更优选为80～480g：1L。本专利技术对所述混合和过滤的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本专利技术中，通过废旧的钴酸锂正极片和N
‑
甲基吡咯烷酮进行混合能够使正极材料脱离集流体。
[0037]在本专利技术中，所述煅烧的温度优选为450～750℃，进一步优选为500～700℃，更优选为550～650℃；时间优选为2～8h，进一步优选为3～7h，更优选为4～6h。在本专利技术中，所述煅烧优选在空气气氛中进行。
[0038]在本专利技术中，所述混合的原料还包括可溶性有机酸盐。在本专利技术中，所述可溶性有机酸盐优选包括醋酸铝、醋酸镁、醋酸锆、醋酸钙、醋酸锶和醋酸铌中的一种或几种；当所述可溶性有机酸盐为上述具体选择中的两种以上时，本专利技术对所述具体物质的比例没有特殊的限定，按照任意比例混合均可。
[0039]在本专利技术中，所述钴酸锂正极材料和有机酸的用量比优选为5～100g：1L，进一步优选为10～95g：1L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：将钴酸锂正极材料和有机酸溶液混合后，进行络合反应，得到四氧化三钴前驱体；将所述四氧化三钴前驱体进行煅烧，得到所述四氧化三钴；所述有机酸溶液包括二元羧酸溶液；所述有机酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机酸溶液包括天冬氨酸、顺丁烯二酸、苹果酸、草酸、酒石酸、草酰乙酸和琥珀酸中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钴酸锂正极材料和有机酸溶液的用量比为5～100g：1L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合在搅拌的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：程前，陈茗芳，傅海燕，吴嘉怡，曾鹏阳，王思聪，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：