用于回收锂二次电池的活性金属的方法技术

在回收锂二次电池的活性金属的方法中，由锂二次电池的废正极制备正极活性物质混合物。使正极活性物质混合物与还原性反应气体反应以形成具有由等式1定义的过渡金属的还原度在0.24至1.6的范围内的初级前体混合物。从初级前体混合物中回收锂前体。通过调整过渡金属的还原度能够提高锂的回收率。还原度能够提高锂的回收率。还原度能够提高锂的回收率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于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用于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从锂二次电池的废正极中回收活性金属的方法。

技术介绍

[0002]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、笔记本电脑等和汽车例如电动汽车、混合动力汽车的电源。锂二次电池因其运行电压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关注。
[0003]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。
[0004]由于上述高成本有价金属用于正极活性物质，因此制造正极物质需要20％以上的生产制造成本。此外，由于最近关注了环境保护问题，因此，正在研究正极活性物质的回收方法。
[0005]传统上，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依次回收有价金属的方法，但是湿式工艺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，正在研究一种使用干基反应回收有价金属的方法。
[0006]例如，正在研究通过干式还原反应再生或回收锂的方法，需要精确控制反应设备和反应条件以提高锂的回收率。
[0007]例如，韩国登记专利公布第10
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0709268号公开了一种用于回收废锰电池和碱性电池的设备和方法，但没有提供一种高选择性和高收率再生有价金属的干基方法。

技术实现思路

[技术问题][0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种以高效率和高纯度回收锂二次电池的活性金属的方法。[技术手段][0009]在根据本专利技术实施方案的回收锂二次电池的活性金属的方法中，由锂二次电池的废正极制备包含锂
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过渡金属氧化物的正极活性物质混合物。使正极活性物质混合物与还原性反应气体反应以形成具有由等式1定义的过渡金属的还原度在0.24至1.6的范围内的初级前体混合物。从初级前体混合物中回收锂前体：
[0010][等式1][0011]过渡金属的还原度＝(MeO相分数+锂
‑
过渡金属氧化物相分数)/(Me相分数)
[0012](在等式1中，Me包括Ni和Co，MeO相分数、锂
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过渡金属氧化物相分数和Me相分数通过对初级前体混合物的X射线衍射((XRD))分析峰进行里特沃尔德(Rietveld)晶体结构分析来测定)。
[0013]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属氧化物可以由化学式1表示：
[0014][化学式1][0015]Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
O
y
[0016](在化学式1中，0<x≤1.1，2≤y≤2.02，0<a<1，0<b<1，0<c<1，0<a+b+c≤1)。
[0017]在一些实施方案中，还原性反应气体可以包括氢气和载气，并且还原性反应气体中的氢气浓度可以在10体积％至40体积％的范围内。
[0018]在一些实施方案中，与还原性反应气体的反应温度可以在400℃至600℃的范围内。
[0019]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颗粒，并且含过渡金属颗粒可以包括Ni、Co、NiO、CoO和MnO。
[0020]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。
[0021]在一些实施方案中，回收锂前体可以包括用水洗涤初级锂前体颗粒。
[0022]在一些实施方案中，可以用酸溶液选择性地处理含过渡金属颗粒以回收酸式盐形式的过渡金属前体。
[0023]在一些实施方案中，初级前体混合物的过渡金属的还原度可以在0.24至1.0的范围内。
[0024]在一些实施方案中，在形成初级前体混合物中，可以使正极活性物质混合物与还原性反应气体在流化床反应器中反应。[专利技术效果][0025]根据上述示例性实施方案，可以通过利用干式还原工艺的干基工艺从废正极活性物质中回收锂前体。因此，可以以高纯度获得锂前体，而无需由湿式工艺导致的额外工艺。
[0026]在示例性实施方案中，在干式还原工艺之后，可以调整过渡金属氧化物相分数相对于过渡金属相分数的比率以提供适当的还原度以用于锂回收。因此，可以提高期望的锂前体的回收率，同时有效地从锂过渡金属氧化物中提取锂并防止金属聚集。
附图说明
[0027]图1为用于描述根据示例性实施方案的回收锂二次电池的活性金属的方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0028]本专利技术的实施方案提供了一种使用干式还原反应从锂二次电池中高纯度和高收率地回收活性金属的方法。
[0029]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。
[0030]如本文所用，术语“前体”用于泛指包含特定金属以提供包含在电极活性物质中的特定金属的化合物。
[0031]图1是用于描述根据示例性实施方案回收锂二次电池的活性金属的方法的示意性流程图。为了描述方便，图1示出了反应器以及工艺流程的示意图。
[0032]参照图1，可以由锂二次电池的废正极制备正极活性物质混合物(例如，废正极活
性物质混合物)(例如，S10工艺)。
[0033]锂二次电池可以包括电极组件，该电极组件包括正极、负极和介于正极和负极之间的隔膜层。正极可以包括涂覆在正极集流体上的正极活性物质层，并且负极可以包括涂覆在负极集流体上的负极活性物质层。
[0034]例如，包含在正极活性物质层中的正极活性物质可以包括包含锂和过渡金属的氧化物。
[0035]在一些实施方案中，正极活性物质可以包括由以下化学式1表示的化合物。
[0036][化学式1][0037]Li
x
M1
a
M2
b
M3
c
O
y
[0038]在化学式1中，M1、M2和M3可以是选自Ni、Co、Mn、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Ge、Sr、Ag、Ba、Zr、Nb、Mo、Al、Ga或B的过渡金属。在化学式1中，0<x≤1.1、2≤y≤2.02、0<a<1、0<b<1、0<c<1和0<a+b+c≤1。
[0039]在一些实施方案中，正极活性物质可以是包括镍、钴和锰的NCM基锂氧化物。
[0040]可以通过将正极与废锂二次电池分离来回收废正极。如上所述，废正极可以包括正极集流体(例如铝(Al))和正极活性物质层，并且正极活性物质层可以包括导电材料和粘合剂以及上述正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种回收锂二次电池的活性金属的方法，其包括：由锂二次电池的废正极制备包含锂
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过渡金属氧化物的正极活性物质混合物；使所述正极活性物质混合物与还原性反应气体反应以形成具有由等式1定义的过渡金属的还原度在0.24至1.6的范围内的初级前体混合物；和从所述初级前体混合物中回收锂前体：[等式1]过渡金属的还原度＝(MeO相分数+锂
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过渡金属氧化物相分数)/(Me相分数)在等式1中，Me包括Ni和Co，所述MeO相分数、所述锂
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过渡金属氧化物相分数和所述Me相分数通过对所述初级前体混合物的X射线衍射(XRD)分析峰进行里特沃尔德晶体结构分析来测定。2.根据权利要求1所述的回收锂二次电池的活性金属的方法，其中，所述锂
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过渡金属氧化物由化学式1表示：[化学式1]Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
O
y
在化学式1中，0<x≤1.1，2≤y≤2.02，0<a<1，0<b<1，0<c<1，0<a...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪锡俊，金铉中，孙成烈，河东昱，金智玟，朴智娟，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：