一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，该方法将浸出剂溶解后与聚多酚类化合物包裹磁性四氧化三铁纳米粒子混合均匀，得到强化浸出溶液；将废锂离子电池正极材料加入到上述步骤得到的强化浸出溶液中，加热条件下进行浸出；浸出完成后，收集浸出液，并回收强化剂循环利用。本发明专利技术利用多酚类化合物的强化浸出功能和磁性四氧化三铁纳米的可回收性，不仅增强废旧锂离子电池正极活性物质的浸出效率，而且避免还原剂添加导致成本升高、后续处理难度增加等问题，具有良好的应用前景和经济效益。的应用前景和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种可回收性强化浸出锂离子电池正极材料的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)作为一种新型的储能电池，由于其能量密度高、自放电低、储存寿命长、安全搬运等特点，在能源发展过程中发挥着重要作用。LIBs是连接可持续能源和人们日常生活的纽带，因此LIBs已广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等领域。虽然锂离子电池的大规模使用给人们生活带来了极大便利，而大量废弃的锂离子电池对环境和资源浪费所产生的影响不可估量。离子电池主要由金属壳、阴极屑、阳极屑、有机电解质、隔膜和绝缘片组成。其中，正极材料主要包括LiCoO2、LiMn2O4、LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2等锂金属氧化物，含有许多有价资源，如钴、锂、镍、锰等，特别是正极活性材料中含有的金属钴、锂，是国际公认的战略物质。从资源回收和环境保护的角度来看，废旧锂离子电池的回收利用具有重要意义。
[0003]目前，湿法冶金，生物冶金，高温冶金和机械物理技术在当前废 LIBs回收方法中发挥着重要作用，湿法冶金是一种高效的金属回收方法，广泛用于金属的分离和回收。对于湿法冶金工艺，强酸与典型的还原剂(通常为H2O2)一起使用，以形成还原性酸性环境，将正极材料溶解为Li
+
和Co
2+
等离子。几乎所有类型的酸，包括无机酸(硫酸、盐酸、硝酸等)和有机酸(柠檬酸、草酸等)，都已用于在特定条件下溶解正极粉末，而铁粉、硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠等也可作为还原剂来还原正极活性物质，促进钴、锂、镍、锰等有价金属的溶解。然而，还原剂的添加不仅导致成本升高，而且会增加后续处理的难度。所以，开发一种可回收、重复使用的强化剂对于锂离子电池回收具有至关重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种可回收性强化浸出锂离子电池正极材料的方法，利用多酚类化合物的强化浸出功能和磁性四氧化三铁纳米的可回收性，不仅增强废旧锂离子电池正极活性物质的浸出效率，而且避免还原剂添加导致成本升高、后续处理难度增加等问题，具有良好的应用前景和经济效益。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：
[0007]S1:将浸出剂溶解后与强化剂混合均匀，得到强化浸出溶液；
[0008]S2:将废锂离子电池正极材料加入到步骤S1得到的强化浸出溶液中，加热条件下进行浸出；
[0009]S3:浸出完成后，收集浸出液，并回收强化剂循环利用。
[0010]进一步地，所述强化剂为根据公开方法制备的聚多酚类化合物包裹磁性四氧化三铁纳米复合材料。
[0011]进一步地，所述多酚类化合物包括多巴胺、单宁酸、邻苯二酚或没食子酸。
[0012]进一步地，所述浸出剂为有机酸或无机酸的水溶液；所述有机酸为柠檬酸、乙酸、草酸、抗坏血酸或天冬氨酸中的任意一种或两种以上的组合；所述无机酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或两种以上的组合。
[0013]进一步地，所述正极极片中的活性物质为LiCoO2、LiNiO2、 LiMn2O4、LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2、LiNi
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
O2中的任意一种或两种以上的混合物。
[0014]进一步地，所述浸出过程中浸出剂中H
+
和正极活性物质的摩尔比为(1
‑
5):1，强化剂和正极活性物质的质量比为(0.1
‑
0.5):1。
[0015]进一步地，所述浸出过程温度为40～80℃；浸出时间大于等于60 min。
[0016]进一步地，所述方法包括以下步骤：
[0017]S1：将强化剂均匀混合于浸出剂中，得到强化浸出溶液，混合比例为1：2～50；
[0018]S2:将废锂离子电池正极材料加入到步骤S1得到的强化浸出溶液中，控制固液比为(g/L)，40～80℃加热条件下进行浸出60min以上；
[0019]本专利技术的另一个目的是提供所述方法在增强废旧锂离子电池正极活性物质进行回收的应用。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]1.本专利技术利用的强化剂对废旧锂离子电池正极活性物质进行浸出，其强化浸出效果好，有价金属的浸出率全部在90％以上。
[0022]2.本专利技术利用的强化剂可回收、可循环使用，回收方法简单，磁性分离回收，解决了还原剂的添加导致成本升高，二次污染，后续处理难度增加等问题。
具体实施方式
[0023]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]取13mL浓硫酸稀释后，磁力搅拌辅助，充分溶解后最终定容至100mL，加入3g聚多巴胺包裹四氧化三铁纳米粒子，超声分散。从废旧手机的锂离子电池中拆解得到LiCoO2正极粉末材料加入上述溶液中，控制固液比为120 (g/L)，80℃下浸出120min，Li、Co的浸出率分别为92.62％和93.29％。
[0026]实施例2
[0027]取20mL浓盐酸稀释后，充分溶解后最终定容至100mL，加入2.5g聚单宁酸包裹四氧化三铁纳米粒子，超声分散。从废旧电动汽车电池中拆解得到 LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2正极粉末材料加入上述溶液中，控制固液比为100(g/L)， 60℃下浸出180min，Ni、Co及Mn的浸出率分别为93.47％，94.35％和92.61％。
[0028]实施例3
[0029]取10g柠檬酸，充分溶解后最终定容至100mL，加入3.2g聚邻苯二酚包裹四氧化三铁纳米粒子，超声分散。从移动电话的废旧电池中拆解得到LiCoO2正极粉末材料加入上述
溶液中，控制固液比为110(g/L)，70℃下浸出120min， Li、Co的浸出率分别为93.47％和95.34％。
[0030]实施例4
[0031]取12g天冬氨酸充分溶解后最终定容至100mL，加入4g聚没食子酸包裹四氧化三铁纳米粒子，超声分散。废旧电池拆解车间提供的废旧电池正极材料，组成包含LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将浸出剂溶解后与强化剂混合均匀，得到强化浸出溶液；S2:将废锂离子电池正极材料加入到步骤S1得到的强化浸出溶液中，加热条件下进行浸出；S3:浸出完成后，收集浸出液，并回收强化剂循环利用。2.如权利要求1所述的一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述强化剂为聚多酚类化合物包裹磁性四氧化三铁纳米复合材料。3.如权利要求1所述的一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述多酚类化合物包括多巴胺、单宁酸、邻苯二酚或没食子酸。4.如权利要求1所述的一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述浸出剂为有机酸或无机酸的水溶液；所述有机酸为柠檬酸、乙酸、草酸、抗坏血酸或天冬氨酸中的任意一种或两种以上的组合；所述无机酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或两种以上的组合。5.如权利要求1所述的一种可回收性强化浸出废锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述正极极片中的活性物质为LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x

【专利技术属性】
技术研发人员：杨舜，诸许慧，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：