掺铝型针状四氧化三钴及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池材料技术领域，公开了一种掺铝型针状四氧化三钴及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将废旧电池粉和氨基酸混合，调pH至碱性，固液分离，得到除铝电池粉和第一滤液；将除铝电池粉加酸混合，固液分离，得到含钴酸溶液和含铜渣；向含钴酸溶液中滴加模板剂，再加碱调pH，离心，热处理，得到掺铝型针状四氧化三钴。本发明专利技术利用氨基酸有效的回收了废旧电池中的铝，在加入模板剂的情况下，并调pH后，进行热处理，利用热处理产生的碳、铝等包裹了钴，缓解进一步的团聚和封装过程中的模板剂与钴离子的耦合，得到形貌较好的针状四氧化三钴。钴。钴。

【技术实现步骤摘要】
掺铝型针状四氧化三钴及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及掺铝型针状四氧化三钴及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的废锂离子电池回收策略主要包括湿法、火法回收。其中以湿法回收更为广泛。因其回收率高，常温反应，适合工业化而被使用。目前，流行的湿法冶金方法包括预处理、浸出和再生过程。一般来说，预处理是以上过程的基本过程，而有效分离废材料和废电极板中的铝箔是预处理的关键。
[0003]常用的分离方法可分为有机溶剂法溶解、热分解、碱浸和酸浸。有机溶剂溶解法可以实现聚偏二氟乙烯(PVDF)溶解操作时间短，但存在有机毒性、易挥发、价格高等缺点。而且该方法用于溶解铝箔以分离阴极材料，这也容易损坏设备。热分解方法可用于PVDF分解，但能耗高，成本低，有害气体释放。碱浸溶解铝，一般存在铝脱除不彻底、损失钴、而且回收步骤繁琐，容易残留于溶液中的问题。无机酸浸溶解铝，存在选择性溶解的物质较少，对正极活性材料、铝均会溶解，需要进一步回收铝。另外，湿法回收中需要沉淀除杂、萃取、反萃、结晶等工序回收钴，回收过程长，同时使用的化学试剂种类多，对溶液后续的处理麻烦，因此开发一种清洁高效的回收方法用于回收铝并可制备出掺杂型四氧化三钴，具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述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掺铝型针状四氧化三钴及其制备方法，该制备方法既有效的回收了废旧电池中的铝，在加入模板剂的情况下，并调pH后，进行热处理，利用热处理产生的碳、铝等包裹了钴，缓解进一步的团聚和封装过程中的模板剂与钴离子的耦合，得到形貌较好的针状四氧化三钴。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种掺铝型针状四氧化三钴的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将废旧电池粉和氨基酸溶液混合，调pH至碱性，固液分离，得到除铝电池粉和第一滤液；
[0008](2)将所述除铝电池粉加入酸液中混合，固液分离，得到含钴酸溶液和含铜渣；
[0009](3)向所述含钴酸溶液中滴加模板剂，再加碱调pH，离心，热处理，得到掺铝型针状四氧化三钴。
[0010]优选地，步骤(1)中，所述废旧电池粉是由废旧钴酸锂动力电池包拆分成单体，再将单体放电，送至回转窑炉热解、降温、破碎、筛选，即得废旧电池粉。
[0011]进一步优选地，所述单体放电过程为将单体放至金属架上电阻放电，直至单体电压<2.0V。
[0012]进一步优选地，所述回转窑炉热解的温度为400
‑
800℃，热解的时间为4
‑
24h，热解
的气氛为氮气。
[0013]优选地，步骤(1)中，所述氨基酸为氨基乙酸；所述废旧电池粉和氨基酸溶液的固液比为10
‑
60g/L。
[0014]进一步优选地，所述氨基酸溶液的浓度为5
‑
20wt％。
[0015]优选地，步骤(1)和步骤(3)中，所述调pH过程中使用的碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述调pH至碱性是将pH调为9.5
‑
12。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述酸液的温度<10℃。
[0018]优选地，步骤(2)中，所述酸液为硫酸。
[0019]进一步优选地，所述硫酸的浓度为0.01
‑
0.05mol/L。
[0020]优选地，步骤(2)中，所述除铝电池粉和酸液的固液比为10
‑
150g/L。
[0021]优选地，步骤(3)中，还包括向所述含钴酸溶液加水稀释，得到钴浓度在0.01
‑
0.05mol/L的含钴酸溶液。
[0022]优选地，步骤(3)中，向所述含钴酸溶液中滴加模板剂的摩尔量为所述含钴酸溶液中钴的1
‑
5倍。
[0023]进一步优选地，在向所述含钴酸溶液滴加模板剂期间还加入步骤(1)所述第一溶液，所述第一溶液的加入量为含钴酸溶液体积的0.001
‑
0.01。
[0024]优选地，步骤(3)中，所述模板剂为氨基水杨酸、含羟基苯甲酸中的一种。
[0025]优选地，所述Co(OH)(C7H6NO3)合成步骤为：
[0026]Co
2+
+C7H7NO3+LiOH+Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3+Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3→
[0027]Co(OH)(C7H6NO3)
·
Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3+H2O+Li
+
。
[0028]羧基脱氢、碱脱锂结合钴离子合成Co(OH)(C7H6NO3)。
[0029]优选地，步骤(3)中，所述加碱调pH是将pH调为6.5
‑
7.2。
[0030]优选地，步骤(3)中，所述热处理的温度为550
‑
750℃，热处理的时间为1
‑
6h。
[0031]优选地，步骤(3)中，所述热处理的气氛为空气。
[0032]热处理为高温分解Co(OH)(C7H6NO3)脱水、脱氧、脱碳的过程。
[0033]制备掺铝型针状四氧化三钴的反应方程式：
[0034]HOOC
‑
CH2‑
NH2+LiOH
→
Li
‑
OOC
‑
CH2‑
NH2+H2O；
[0035]Al2O3+LiOH
→
LiAlO2+H2O；
[0036]2Al+2LiOH+2H2O
→
2LiAlO2+3H2；
[0037]6HOOC
‑
CH2‑
NH2+Al2O3→
2Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3+3H2O；
[0038]6HOOC
‑
CH2‑
NH2+2Al
→
2Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3+3H2；
[0039]LiAlO2+4HOOC
‑
CH2‑
NH2+H2O
→
Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3+LiOOC
‑
CH2‑
NH2+2H2O；
[0040]Co
2+
+C7H7NO3+LiOH+Al(OOC
‑
CH2‑
NH2)3→
[0041]Co(OH)(C7H6NO3)
·
Al(OOC
‑
CH2‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺铝型针状四氧化三钴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧电池粉和氨基酸溶液混合，调pH至碱性，固液分离，得到除铝电池粉和第一滤液；(2)将所述除铝电池粉加入酸液中混合，固液分离，得到含钴酸溶液和含铜渣；(3)向所述含钴酸溶液中滴加模板剂，再加碱调pH，离心，热处理，得到掺铝型针状四氧化三钴。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述废旧电池粉是由废旧钴酸锂动力电池包拆分成单体，放电，送至回转窑炉热解、降温、破碎、筛选，即得废旧电池粉。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氨基酸为氨基乙酸，所述氨基酸溶液的浓度为5
‑
20wt％；所述废旧电池粉和氨基酸溶液的固液比为10
‑
60g/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述调pH过程中使用的碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，向所述含钴酸溶液中滴加模...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，李爱霞，谢英豪，李波，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：