流化床反应器和利用其回收锂二次电池的活性金属的方法技术

流化床反应器包括反应器主体和连接到反应器主体底部的分散板，该分散板包括底板以及从底板的上表面突出的注入柱。该注入柱包括布置在分散板的中心部分的第一注入柱和布置在分散板的周边部分的第二注入柱。第二注入柱的高度大于第一注入柱的高度。通过分散板将反应气体均匀地注入反应器的壁面，从而提高锂二次电池的活性金属的回收率。电池的活性金属的回收率。电池的活性金属的回收率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流化床反应器和利用其回收锂二次电池的活性金属的方法


[0001]本专利技术涉及一种流化床反应器和使用该流化床反应器回收锂二次电池的活性金属的方法。更具体地，本专利技术涉及一种包括分散板的流化床反应器以及使用该流化床反应器回收锂二次电池的活性金属的方法。

技术介绍

[0003]近来，二次电池已被广泛用作移动电子设备例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等以及车辆例如电动汽车、混合动力汽车等的电源。锂二次电池因其工作电压高和每单位重量的能量密度高、充电率高、体积紧凑等优点而在二次电池中备受瞩目。
[0004]锂金属氧化物可以用作锂二次电池的正极的活性物质。锂金属氧化物可以进一步含有过渡金属，例如镍、钴、锰等。
[0005]由于上述高成本有价金属被用于正极活性物质，因此制造正极物质需要20％以上的生产制造成本。此外，由于最近环境保护问题备受关注，因此，正在研究正极活性物质的回收方法。
[0006]常规地，已经使用了通过在强酸例如硫酸中浸出废正极活性物质来顺序回收有价金属的方法，但是湿法在再生选择性和再生时间方面可能是不利的，并可能造成环境污染。因此，正在研究使用干法反应通过与反应气体接触来回收有价金属的方法。
[0007]然而，随着供应用于干法反应的活性物质颗粒的尺寸变小，可能由于聚集而发生不均匀反应。此外，由于反应器中反应气体的局部不均匀供应，可能会降低活性物质的回收率。
[0008]例如，韩国登记专利公布第10
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0709268号公开了一种回收废锰电池和碱性电池的设备和方法，但没有提供一种以高选择性和高产率再生有价金属的干式方法。

技术实现思路

[技术目标][0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有提高的反应效率和可靠性的流化床反应器。
[0011]根据本专利技术的一个方面，提供了一种使用流化床反应器回收锂二次电池的活性金属的方法。
[0012][技术手段][0013]根据本专利技术的实施方案的流化床反应器包括反应器主体和连接到反应器主体的底部的分散板，该分散板包括底板和从底板的上表面突出的注入柱。注入柱包括布置在分散板的中心部分的第一注入柱和布置在分散板的周边部分的第二注入柱，第二注入柱的高度大于第一注入柱的高度。
[0014]在一些实施方案中，第一注入柱可以包括从底板的上表面延伸的第一柱体、覆盖第一柱体上部的第一帽部，以及贯穿通过第一柱体的第一注入孔。第二注入柱可以包括从
底板的上表面延伸的第二柱体、覆盖第二柱体上部的第二帽部，以及贯穿通过第二柱体的第二注入孔。
[0015]在一些实施方案中，第一注入孔和第二注入孔可以朝向底板的上表面倾斜。
[0016]在一些实施方案中，第二注入孔的高度可以大于第一注入孔的高度。
[0017]在一些实施方案中，可以调整第二注入孔的高度，使得第二注入孔的倾斜方向上的直线可以与反应器主体的壁面接触。
[0018]在一些实施方案中，第二注入孔可以包括上注入孔和下注入孔，并且上注入孔的高度可以大于第一注入孔的高度。
[0019]在一些实施方案中，上注入孔和下注入孔可以朝向底板倾斜。
[0020]在一些实施方案中，上注入孔可以朝向底板倾斜，并且下注入孔可以从底板朝向反应器主体的顶部倾斜。
[0021]在一些实施方案中，注入柱可以以恒定间距或恒定网格形状布置。
[0022]在一些实施方案中，流化床反应器可以进一步包括反应气体流通路径，用于从底板下方的反应器主体的一部分供应反应气体。
[0023]在根据本专利技术的实施方案的回收锂二次电池的活性金属的方法中，准备由锂二次电池的废正极获得的废正极活性物质混合物。在如上所述的实施方案的流化床反应器中使废正极活性物质混合物反应以形成初级前体混合物。从初级前体混合物中选择性地回收锂前体。
[0024]在一些实施方案中，在初级前体混合物的形成中，可以通过包括在流化床反应器的分散板中的注入柱喷射反应气体。
[0025]在一些实施方案中，反应气体可以包括氢气。
[0026]在一些实施方案中，初级前体混合物可以包括初级锂前体颗粒和含过渡金属的颗粒。
[0027]在一些实施方案中，初级锂前体颗粒可以包括氢氧化锂、氧化锂和碳酸锂中的至少一种。
[0028]在一些实施方案中，在锂前体的回收中，可以用水洗涤初级锂前体颗粒。
[0029][专利技术效果][0030]根据上述示例性实施方案，分散板可以设置在流化床反应器的底部以促进反应气体的扩散和均匀分散。分散板可以包括从底板突出并包括注入流通路径的注入柱，并且更高的注入柱可以设置在底板的周边部分处。
[0031]相应地，可以防止在反应器的内壁和底板的表面上产生反应气体可能无法到达的死区，并且可以形成均匀的反应区和流化床。
[0032]根据示例性实施方案的流化床反应器可以通过锂二次电池的正极活性物质的氢还原而用于再循环过程中。可以通过分散板抑制活性物质颗粒的聚集，并且可以通过形成均匀的反应流化床来提高活性物质回收效率。
附图说明
[0034]图1是示出根据示例性实施方案的流化床反应器的分散板的示意性俯视图。
[0035]图2是示出根据示例性实施方案的分散板的注入柱的构造的示意性截面图。
[0036]图3是用于描述根据示例性实施方案的第二注入柱的构造的示意性截面图。
[0037]图4和图5是示出根据一些示例性实施方案的分散板的第二注入柱的构造的示意性截面图。
[0038]图6是用于描述根据示例性实施方案的流化床反应器和利用该流化床反应器回收锂二次电池的活性金属的方法的示意图。
具体实施方式
[0039]本专利技术的实施方案提供了一种通过使用分散板能够形成完全均匀的反应区域和流化床的流化床反应器。此外，本专利技术的实施方案提供了一种使用流化床反应器从锂二次电池中回收活性金属的干式、高纯度、高收率的方法。
[0040]在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的实施方案。然而，这些实施方案是作为示例提供的，并且本专利技术不限于本文描述的特定实施方案。
[0041]如本文所用，术语“前体”用于泛指包含特定金属以提供电极活性物质中包含的特定金属的化合物。
[0042]图1是示出根据示例性实施方案的流化床反应器的分散板的示意性俯视图。图2是示出根据示例性实施方案的分散板的注入柱的构造的示意性截面图。例如，图2是沿图1的线I
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I'截取的截面图。
[0043]参照图1和图2，分散板可以包括底板50和从底板50突出的多个注入柱60和多个注入柱70。
[0044]底板50可以是例如由金属材料或陶瓷材料形成的圆形板或多边形板。
[0045]注入柱60和注入柱70可以具有从底板50的上表面突出的形状。注入柱60和注入柱70可以以恒定的布置(例如，恒定的网格布置)和布置间距规则地布置在底板50的上表面上，用于反应气体的均匀扩散和分布。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种流化床反应器，其包括：反应器主体；和连接到所述反应器主体的底部的分散板，所述分散板包括底板和从所述底板的上表面突出的注入柱；其中所述注入柱包括：布置在所述分散板的中心部分的第一注入柱；和布置在所述分散板的周边部分的第二注入柱，所述第二注入柱的高度大于所述第一注入柱的高度。2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中所述第一注入柱包括从所述底板的上表面延伸的第一柱体、覆盖所述第一柱体上部的第一帽部和贯穿通过所述第一柱体的第一注入孔，所述第二注入柱包括从所述底板的上表面延伸的第二柱体、覆盖所述第二柱体上部的第二帽部、以及贯穿通过所述第二柱体的第二注入孔。3.根据权利要求2所述的流化床反应器，其中所述第一注入孔和所述第二注入孔朝向所述底板的上表面倾斜。4.根据权利要求2所述的流化床反应器，其中所述第二注入孔的高度大于所述第一注入孔的高度。5.根据权利要求4所述的流化床反应器，其中调整所述第二注入孔的高度，以使所述第二注入孔的倾斜方向上的直线与所述反应器主体的壁面接触。6.根据权利要求2所述的流化床反应器，其中所述第二注入孔包括上注入孔和下注入孔，并且所述上注入孔的高度大于所述第一注入孔的高度。7.根据权利要求6所述的流化床反应器，其中所述上注入孔和所述下注入孔朝向所述底板倾斜。8.根据权利要求6所述的流化床反应器，其中所述上注...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙成烈，成珉志，宋春焕，金智玟，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：