废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法技术

本发明专利技术涉及锂电池回收的技术领域，具体涉及废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法。该方法包括：将经过预处理的三元锂电池正极材料粉碎后分散于溶剂中进行热处理，锂离子浸出，过渡金属元素保留在固体物料中；蒸发浸出液，锂以氢氧化锂的形式回收；其中，所述溶剂为能够提供质子源的溶剂。本发明专利技术通过粉碎、简单热处理浸出的方法实现锂离子的温和回收，并与过渡金属元素有效分离，具有条件温和、高效、环境友好、回收率高等优点，适合大规模应用于废旧三元锂电池正极材料的温和回收。用于废旧三元锂电池正极材料的温和回收。用于废旧三元锂电池正极材料的温和回收。

【技术实现步骤摘要】
废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法


[0001]本专利技术涉及锂电池回收的
，具体涉及废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法。

技术介绍

[0002]三元锂电池正极材料具有高能量密度、高功率密度的优点被广泛应用于动力电池，回收废旧三元锂电池正极材料中的锂和过渡金属（镍、钴、锰等）元素具有非常重要的社会、经济价值，契合于可持续发展战略。目前，针对废旧三元锂电池正极材料的回收，主要采用湿法或火法对正极材料中各金属元素进行梯次回收，需将所有的金属元素一起溶出或形成合金，然后再利用各种元素的化学特征进行沉淀分离出来但这两类方法都存在能耗高、环境污染大、工艺复杂等缺点，亟待发展出环境友好、回收率高、条件温和的废旧三元锂电池正极材料回收方法。
[0003]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法，包含：将经过预处理的三元锂电池正极材料粉碎后分散于溶剂中进行热处理，锂离子浸出，过渡金属元素保留在固体物料中；蒸发浸出液，锂以氢氧化锂的形式回收；其中，所述溶剂为能够提供质子源的溶剂。
[0006]优选的，所述溶剂为去离子水或去离子水与乙二醇的混合溶液。
[0007]优选的，所述三元锂电池正极材料为LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2(x=0~0.5, y= 0~0.5)或LiNi1‑
z
‑
w
Co
z
Al
w
O2(z=0~0.5, w= 0~0.1)。
[0008]优选的，所述三元锂电池正极材料包含LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2、LiNi
0.88
Co
0.1
Al
0.02
O2、LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2、LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2、LiNi
0.33
Co
0.33
Mn
0.33
O2。
[0009]优选的，所述预处理为将三元锂电池正极材料从三元锂电池中分离清洗。
[0010]优选的，经过预处理的三元锂电池正极材料粉碎200
‑
600 nm。
[0011]优选的，将三元锂电池正极材料与球磨溶剂混合球磨粉碎，其中，所述球磨溶剂选自乙二醇、去离子水、乙醇中任一种或多种。
[0012]优选的，所述球磨溶剂为去离子水与乙二醇的混合溶液时，乙二醇与混合溶液的体积比为0~1。
[0013]优选的，所述热处理的温度为60~250 ℃，时间为2~72小时。
[0014]优选的，所述热处理时，粉碎后的三元锂电池正极材料的质量与溶剂的体积比为1
~30 g/L。
[0015]优选的，所述溶剂为去离子水与乙二醇的混合溶液时，乙二醇与混合溶液的体积比为0~1。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过将废旧锂电池正极活性材料粉碎后在温和条件下采用能够提供质子源的溶剂浸出球磨物料中的锂元素，实现锂金属元素与过渡金属元素的有效分离，所得到的锂浸出液蒸干后可得到氢氧化锂，而剩余的固体物料则形成过渡金属氢氧化物或氢氧化物。因此，本专利技术提供的一种利用质子替换实现废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属温和回收的方法能够实现废旧三元锂电池正极材料的高效分离回收，具有简单有效、环境友好、操作性强等优点。
附图说明
[0017]图1为本专利技术所采用质子替换实现三元正极层状结构材料中锂离子浸出回收的方法示意图；图2为本专利技术实施例1废旧三元锂电池LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的X射线衍射图谱；图3为本专利技术实施例1废旧三元锂电池LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的ICP测试结果；图4为本专利技术实施例1LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的Ni K边X射线吸收谱，其中a为E空间的 Ni K边X射线吸收谱，b为R空间的Ni K边X射线吸收谱；图5为本专利技术实施例1LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后光学照片；图6为本专利技术实施例2废旧三元锂电池LiNi
0.88
Co
0.1
Al
0.02
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的X射线衍射图谱；图7为本专利技术实施例2废旧三元锂电池LiNi
0.88
Co
0.1
Al
0.02
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的ICP测试结果；图8为本专利技术实施例2 废旧三元锂电池LiNi
0.88
Co
0.1
Al
0.02
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的Ni K边X射线吸收谱，其中a为E空间的 Ni K边X射线吸收谱，b为R空间的Ni K边X射线吸收谱；图9为本专利技术实施例3废旧三元锂电池LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的X射线衍射图谱；图10为本专利技术实施例3废旧三元锂电池LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的ICP测试结果；图11为本专利技术实施例3废旧三元锂电池LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2正极活性材料经过球磨粉碎及简单水/溶剂热脱锂前后的Ni K边X射线吸收谱，其中a为E空间的 Ni K边X射线吸收谱，b为R空间的Ni K边X射线吸收谱；图12为本专利技术实施例4废旧三元锂电池LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2正极活性材料经过球磨粉碎及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.废旧三元锂电池正极材料中锂和过渡金属的回收方法，其特征在于，包含：将经过预处理的三元锂电池正极材料粉碎后分散于溶剂中进行热处理，锂离子浸出，过渡金属元素保留在固体物料中；蒸发浸出液，锂以氢氧化锂的形式回收；其中，所述溶剂为能够提供质子源的溶剂。2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水或去离子水与乙二醇的混合溶液。3.如权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水与乙二醇的混合溶液时，乙二醇与混合溶液的体积比为0~1。4.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述三元锂电池正极材料为LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2(x=0~0.5, y= 0~0.5)或LiNi1‑
z
‑
w
Co
z
Al
w
O
2 (z=0~0.5, w= 0~0.1)。5.如权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述三元锂电池正极材料包含LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2、LiNi
0.88
Co
0.1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家刚，王晓鹏，吴超，席识博，孟灏妍，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：