钛酸锂电池回收处理方法技术

本申请提供一种钛酸锂电池回收处理方法，涉及废旧电池回收再生技术领域。其中，该方法包括控制废旧钛酸锂电池放电电压，并进行拆解获得缺锂态的废旧钛酸锂；将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入锂源、或钠源、或钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸盐电极材料。本申请技术方案通过加入缺失的碱金属元素即可实现废旧材料再生利用，工艺流程短，经济附加值高；而且将废旧材料中的碳材料及含碳有机组份直接转化为碳材料，降低了CO2或废渣的排放，实现了固废资源化再生，环境友好。环境友好。环境友好。

【技术实现步骤摘要】
钛酸锂电池回收处理方法


[0001]本申请涉及废旧电池回收再生
，尤其涉及一种钛酸锂电池回收处理方法。

技术介绍

[0002]新能源汽车、储能等的快速发展使得锂离子电池的生产和装机量呈爆发式增长。然而，锂离子电池的使用寿命有限，随着使用年限的增加已产生大量的废旧锂离子电池，未来将产生更多废旧锂离子电池。锂离子电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜、外壳、集流体等组成，其不仅含有金属元素，还含有F、P、粉尘等危害环境的物质，因此，锂离子电池报废后需进行回收处理。
[0003]在现有电池材料种类中，钛酸锂虽然具有“零应变”材料之称、循环寿命长，但其使用过程中循环寿命受制于正极材料、电解液等材料性能，当正极材料、电解液等材料失效而不能满足电池时，钛酸锂电池仍将报废。
[0004]废旧锂离子电池正极材料回收再生方式很多，但是负极材料
‑
钛酸锂回收再生的研究报道甚少，废旧钛酸锂可采用火法冶金、湿法冶金、火/湿法冶金联用技术进行回收处理。其中，火法冶金技术具有“一锅煮”特征，适应性强，但是火法冶金处理废旧电池及材料时所需温度高(>1400℃)，回收产品需二次处理方可进行使用，且碳排放大、经济性差；湿法冶金技术较为成熟，具有回收产品种类多、纯度高等优点，但是，湿法冶金技术处理废旧材料时设备成本高、酸/碱使用量大、操作步骤多、含碳组份则转化为CO2或废渣，产生大量的“工业三废”，二次环保处理成本高、经济性差。
[0005]因此，如何提供一种低成本、操作步骤简单的钛酸锂电池回收处理方法是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的是提供一种钛酸锂电池回收处理方法，以低成本、操作步骤简单的实现钛酸锂电池回收处理。
[0007]为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：
[0008]本申请提供一种钛酸锂电池回收处理方法，该方法包括：控制废旧钛酸锂电池放电电压，并进行拆解获得缺锂态的废旧钛酸锂；
[0009]将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入锂源、或钠源、或钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸盐电极材料。
[0010]在本申请的一些变更实施方式中，所述控制废旧钛酸锂电池放电电压中，所述废旧钛酸锂电池放电电压为1.6
‑
3V。
[0011]在本申请的一些变更实施方式中，所述焙烧后获得再生钛酸盐电极材料，具体为：
[0012]进行第一段焙烧，温度为150
‑
600℃，升温速率为0.01
‑
10℃/min；
[0013]进行第二段焙烧，温度为400
‑
900℃，升温速率为2
‑
10℃/min。
[0014]在本申请的一些变更实施方式中，所述第一段焙烧的温度为300
‑
500℃，升温速率为0.05
‑
3℃/min；和/或，
[0015]所述第二段焙烧的温度为500
‑
800℃，升温速率为2
‑
5℃/min。
[0016]在本申请的一些变更实施方式中，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、正丁基锂中的一种。
[0017]在本申请的一些变更实施方式中，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、草酸钠、正丁基钠中的一种。
[0018]在本申请的一些变更实施方式中，所述钾源为碳酸钾、氢氧化钾、草酸钾中的一种。
[0019]在本申请的一些变更实施方式中，所述将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入锂源、或钠源、或钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸盐电极材料，具体为：
[0020]所述将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入所述锂源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸锂；
[0021]其中，所述再生钛酸锂为锂离子电池负极材料。
[0022]在本申请的一些变更实施方式中，所述将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入锂源、或钠源、或钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸盐电极材料，具体为：
[0023]所述将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入所述钠源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸锂钠；
[0024]其中，所述再生钛酸锂钠为钠离子电池负极材料。
[0025]在本申请的一些变更实施方式中，所述将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入锂源、或钠源、或钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸盐电极材料，具体为：
[0026]所述将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入所述钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸锂钾；
[0027]其中，所述再生钛酸锂钾为钾离子电池负极材料。
[0028]相较于现有技术，本申请提供的钛酸锂电池回收处理方法，通过控制废旧钛酸锂电池的电压，进而控制废旧钛酸锂材料中的锂含量，使其呈现缺锂态，为补入碱金属元素留存空间，再利用固相焙烧技术，使补入的碱金属元素扩散迁移至晶体结构中留存的空间中，进而稳定晶体结构，实现钛酸盐晶体结构重建。本专利技术仅通过加入缺失的碱金属元素即可实现废旧材料再生利用，工艺流程短，经济附加值高；而且将废旧材料中的碳材料及含碳有机组份直接转化为碳材料，降低了CO2或废渣的排放，实现了固废资源化再生，环境友好。
附图说明
[0029]通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
[0030]图1示意性地示出了本专利技术实施例提供的钛酸锂电池回收处理方法的流程图；
[0031]图2示意性地示出了本专利技术实施例提供的钛酸锂电池回收处理方法的一种实施方案中的废旧钛酸锂的XRD图；
[0032]图3示意性地示出了本专利技术实施例提供的钛酸锂电池回收处理方法的一种实施方
案中的再生钛酸锂的XRD图；
[0033]图4示意性地示出了本专利技术实施例提供的钛酸锂电池回收处理方法的一种实施方案中的再生钛酸锂的SEM图；
[0034]图5示意性地示出了本专利技术实施例提供的钛酸锂电池回收处理方法的一种实施方案中的再生钛酸锂的首次充/放电曲线。
具体实施方式
[0035]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0037]目前，废旧锂离子电池正极材料回收再生方式很多，可采用火法冶金、湿法冶金、火/湿法冶金联用技术进行回收处理。其中，火法冶金技术具有“一锅煮”特征，适应性强，但是火法冶金处理废旧电池及材料时所需温度高(>1400℃)，回收产品需二次处理方可进行使用，且碳排放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂电池回收处理方法，其特征在于，包括：控制废旧钛酸锂电池放电电压，并进行拆解获得缺锂态的废旧钛酸锂；将所述缺锂态的废旧钛酸锂补入锂源、或钠源、或钾源并混合均匀，焙烧后获得再生钛酸盐电极材料。2.根据权利要求1所述的钛酸锂电池回收处理方法，其特征在于，所述控制废旧钛酸锂电池放电电压中，所述废旧钛酸锂电池放电电压为1.6
‑
3V。3.根据权利要求1所述的钛酸锂电池回收处理方法，其特征在于，所述焙烧后获得再生钛酸盐电极材料，具体为：进行第一段焙烧，温度为150
‑
600℃，升温速率为0.01
‑
10℃/min；进行第二段焙烧，温度为400
‑
900℃，升温速率为2
‑
10℃/min。4.根据权利要求3述的钛酸锂电池回收处理方法，其特征在于，所述第一段焙烧的温度为300
‑
500℃，升温速率为0.05
‑
3℃/min；和/或，所述第二段焙烧的温度为500
‑
800℃，升温速率为2
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5℃/min。5.根据权利要求1所述的钛酸锂电池回收处理方法，其特征在于，所述锂源为碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荐，王利华，宋洁，陈永志，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：