一种锂离子电池正极材料的回收方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池正极材料的回收方法，包括如下步骤：将废旧锂离子电池进行放电、拆解，取出电池极片；将电池极片经剥离处理后得到铝箔和极片料；将极片料经破碎筛分，获得过筛粉料；将过筛粉料用模具压制成型；将压制成型的物料放入真空仓中，采用激光分解技术使材料发生分解反应，得到可溶性锂盐、金属氧化物或/和金属单质，待反应结束后取出产物；以水或通入工业CO2气体的水浸液为浸出剂，将浸出剂、激光分解后的产物、及表面活性剂混匀均匀，浸出，过滤得到富锂溶液和其他金属元素渣相；将富锂溶液进行分离提纯，得到碳酸锂产品。本发明专利技术提供的锂离子电池正极材料的回收方法，可以精准靶向提取锂，锂元素回收率高，且工艺流程短。艺流程短。艺流程短。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料的回收方法


[0001]本专利技术涉及锂电池回收
，具体涉及一种锂离子电池正极材料的回收方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长和安全性能高等优异的电化学性能，被广泛应用于各类电子消费产品和新能源汽车等领域。然而，废旧锂电池中含有许多有害的重金属和有机物质会危及环境和人类健康。随着锂离子电池市场需求量的增加，废旧电池带来的环境污染问题及潜在的安全隐患不容忽视。
[0003]目前，废旧锂离子电池回收的重点是将有价金属元素从正极材料中提取出来，传统的回收方法主要包括干法回收、湿法回收和生物技术回收。其中，最常用的方法是湿法回收，包括对锂电池进行破碎分选
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溶解浸出
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分离回收的过程。该方法以其回收产品纯度高、对操作和设备的要求低，并且能够合理地控制投料，日渐成为企业采用的主流技术路线。但是，该过程还具有化学试剂成本高、反应速度较慢等缺点。相较之下，干法技术虽然回收量大，但能耗成本与环境污染成本更高，同时纯度也较低，技术要求更高。生物回收技术需依靠微生物浸出，目前微生物菌类培养困难，浸出环境要求高，容易带来高昂研发成本。
[0004]因此，需要一种新型高效、环保的废旧锂电池回收方法解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种锂离子电池正极材料的回收方法，可以精准靶向提取锂，锂元素回收率高，且工艺流程短、操作简单、环境友好。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]步骤S1，拆解：将废旧锂离子电池进行放电、拆解，取出电池极片；
[0009]步骤S2，剥离：将电池极片经剥离处理后得到铝箔和极片料；
[0010]步骤S3，筛分：将极片料经破碎筛分，获得过筛粉料；
[0011]步骤S4，压制：将过筛粉料用模具压制成型；
[0012]步骤S5，激光分解：将压制成型的物料放入真空仓中，采用激光分解技术使材料发生分解反应，得到可溶性锂盐、金属氧化物或/和金属单质，待反应结束后取出产物；其中激光功率为1
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100W，扫描速率为100
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1000mm/min，该功率条件可防止材料局部过热熔化；
[0013]步骤S6，浸出：以水或通入工业CO2气体的水浸液为浸出剂，将浸出剂、激光分解后的产物、及表面活性剂混匀均匀，浸出30
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180min，过滤得到富锂溶液和其他金属元素渣相；其中表面活性剂与正极材料的质量比为1:10
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1:50；
[0014]步骤S7，分离提纯：将步骤S6获得的富锂溶液进行分离提纯，得到碳酸锂产品。
[0015]进一步地，步骤S2中，采用机械处理、热解或化学分解方式将极片中的粘结剂分解，获得铝箔与剥离的极片料。
[0016]进一步地，步骤S3中，过筛粉料的粒径为150
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400目。破碎过筛的作用是将物料的粒度减小，有助于提高分解的效率，减少最终反应结果的不稳定性。
[0017]进一步地，步骤S4中，过筛粉料压制成型，其厚度为5
‑
20mm。该过程可以提高材料的热传导，防止激光照射过程中飞溅和受气流影响，保证整个过程的安全性和结果的可靠性。
[0018]进一步地，正极粉末材料中添加一定量的还原性材料，混合后进行压制成型，其中还原性材料与正极粉末材料的质量比为1:20
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1:5；所述还原性材料为碳材料或硫酸。
[0019]进一步地，步骤S5中，所述真空仓中通入惰性气体，所述惰性气体为氮气或氩气。惰性气体的通入，可防止材料的热氧化。
[0020]进一步地，步骤S5中，所用激光光源为紫外光、可见光或X光中的一种。
[0021]进一步地，步骤S5中，浸出剂与激光分解后的产物的液固比为20:1
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50:1。
[0022]进一步地，步骤S6中，所述表面活性剂为聚乙二醇、聚丙二醇或十二烷基硫酸钠中的至少一种。
[0023]进一步地，步骤S7的分离提纯工艺为：
[0024]若所用浸出剂为水，则分离提纯工艺为将富锂溶液经加热浓缩，然后通入饱和的碳酸钠溶液，再通过离心机进行分离提纯，经盘干机烘干后得到电池级碳酸锂；
[0025]若所用浸出剂为通入工业CO2气体的水浸液，则分离提纯工艺为将富锂溶液进行真空过滤，蒸发回收得到碳酸锂产品。
[0026]进一步地，锂离子电池为LiNiO2、LiCoO2、LiMnO2、LiNi
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Co
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Mn
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O2中的一种。
[0027]本专利技术的锂离子电池正极材料的回收方法，利用激光能量对废旧锂电池正极的晶体结构进行破坏，从而回收其中的有价金属资源。在加热的过程中，利用激光的高能量、高功率和高光密度，将光子能量传递给氧原子和金属离子，使金属
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氧共价键的能量增加，使其处于高能态，从而打破它们之间的共价键，最终导致化学键的破裂和分子的解离。
[0028]激光加热的过程中提供了能量和动量，激光会被锂电池正极材料粉末吸收并转化为热能，在金属氧化物表面形成高温蒸发区域，产生高温和高压环境，进一步促使金属和氧分子之间的化学键断裂。同时，激光的高光密度和高功率也会导致局部电离，形成等离子体，进一步加剧化学键的断裂。
[0029]对于焙烧后的锂电池的正极材料，通常需要在水中进行浸出处理以提取锂元素，以便进一步回收电池原料。然而，传统的水浸方法通常浸出率较低，需要长时间的浸泡。而表面活性剂是具有亲水和亲油双重亲和性的化合物，可以在液体表面形成一层极薄的分子膜，使液体表面张力降低，增强液体对固体的润湿性和渗透性。在水浸过程中添加表面活性剂具有以下作用：(1)促进液固界面接触：表面活性剂可以降低溶液的表面张力和固液界面张力，从而增加液体与固体颗粒之间的接触面积和润湿作用，提高反应速率和锂的浸出率；(2)增强渗透作用：添加合适类型的表面活性剂有利于液体渗透到固体颗粒的内部，使反应更加充分，提高锂的浸出率；(3)防止颗粒聚集：在水浸氧化物的过程中，颗粒聚集会影响反应的均匀性和速率，从而影响锂的浸出率。添加表面活性剂可以防止颗粒聚集，使颗粒更加均匀地分散在液相中，提高反应的均匀性和速率。
[0030]与现有技术相比，本专利技术提供的锂离子电池正极材料的回收方法，有益效果在于：
[0031]一、本专利技术提供的锂离子电池正极材料的回收方法，利用激光能量对废旧锂电池
正极的晶体结构进行破坏，以打破正极材料中金属
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氧的共价键为核心，将其分解为各低价金属氧化物或/和金属单质，并释放出无毒害气体，然后采用简单的水浸过程即可实现锂的选择性提取。且本专利技术的回收方法，在浸出过程中引入表面活性剂，改变溶液的表面张力，从而增加液体与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，拆解：将废旧锂离子电池进行放电、拆解，取出电池极片；步骤S2，剥离：将电池极片经剥离处理后得到铝箔和极片料；步骤S3，筛分：将极片料经破碎筛分，获得过筛粉料；步骤S4，压制：将过筛粉料用模具压制成型；步骤S5，激光分解：将压制成型的物料放入真空仓中，采用激光分解技术使材料发生分解反应，得到可溶性锂盐、金属氧化物或/和金属单质，待反应结束后取出产物；其中激光功率为1
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100W，扫描速率为100
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1000mm/min；步骤S6，浸出：以水或通入工业CO2气体的水浸液为浸出剂，将浸出剂、激光分解后的产物、及表面活性剂混匀均匀，浸出30
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180min，过滤得到富锂溶液和其他金属元素渣相；其中表面活性剂与正极材料的质量比为1:10
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1:50；步骤S7，分离提纯：将步骤S6获得的富锂溶液进行分离提纯，得到碳酸锂产品。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，步骤S2中，采用机械处理、热解或化学分解方式将极片中的粘结剂分解，获得铝箔与剥离的极片料。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，步骤S3中，过筛粉料的粒径为150
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400目。4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，步骤S4中，过筛粉料压制成型，其厚度为5
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20mm。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡格梅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：