锂镧锆氧型固态电解质中镧制造技术

本发明专利技术公开了一种锂镧锆氧型固态电解质中镧

【技术实现步骤摘要】
锂镧锆氧型固态电解质中镧、锆、锂的提取回收方法


[0001]本专利技术属于新能源材料
，涉及一种锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法
。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的普及应用，锂离子电池作为一种有效的电能存储化学装置，对其安全性能和能量密度提出了更高要求
。
与其他二次电池系统
(
如铅酸电池等
)
相比，锂离子电池具有高能量密度
、
长循环寿命
、
无记忆效应等诸多优势
。
其中固态锂离子电池的出现进一步使得锂离子电池有望实现高能量密度和高安全性的统一，被人们普遍认为是未来储能电池领域的必然发展趋势
。
固态电解质作为为全固态锂金属电池的核心材料，目前主要分为固态无机电解质
(SIEs)、
固态聚合物电解质
(SPEs)
和复合聚合物电解质
(CPEs)
三类
。
石榴石型固态电解质
(
以锂镧锆氧固态电解质
Li7La3Zr2O
12
(LLZO)
为代表
)
具有高锂离子电导率
、
宽电化学窗口和对锂稳定性良好等特点，在无机固态电解质和复合聚合物电解质领域得到了广泛研究
。
[0003]中国专利技术专利
(CN202110320451.3)
利用煅烧/>、
氢氟酸洗刻蚀
、
聚合物渗析
、
烘干等方法，获得了一种铷掺杂立方石榴石型锂镧锆钽氧固态电解质
Li
6.4
La3Zr
1.4
Ta
0.6
O
12
(LLZTO)
复合膜，使得固态电解质具有了一定的柔性可加工的机械性能，增大了无机固态电解质晶胞间通道，提高了锂离子传导效率
。
而有机与无机材料的均匀混合接触进一步改善了固态电解质之间的界面阻抗
。
中国专利技术专利
(CN202210515783.1)
利用流延工艺制备了具有孔隙的薄层
LLZTO
固态电解质与缩水甘油醚氧丙基环四硅氧烷
、
聚乙二醇二缩水甘油醚
、
引发剂
、
锂盐混合并加热固化，得到一种
LLZTO/SPE
复合电解质
。
该复合电解质具备锂离子传输性能好
、
复合电解质可加工性好
、
电压窗口宽等优点，并可有效改善有机无机电解质的接触电阻
。
这些研究主要是关于锂镧锆氧型固态电解质制备方面的探索，为了合成高性能固态电解质提供方法以促进锂离子电池性能提升
。
然而当前对于锂镧锆氧型固态电解质的研究主要集中在其制备合成
、
表
/
界面改性
、
复合新材料开发等方面，有关
LLZO
型固态电解质中有价金属的再提取和资源化技术的研究开发却鲜有报道涉及
。
固态电解质回收利用和金属材料提取再利用的研究不仅有利于资源节约
,
废弃有价金属高值化再利用和环境保护，更是为现阶段
LLZO
型固态电解质的研究提供了新拓展
。
[0004]中国专利技术专利
(CN202010604890.2)
将硫
(
砷
)
化物改性隔膜在水或有机溶剂中静置，利用物理方法实现硫
(
砷
)
化物层的剥离，干燥后可分离保存或直接用于电池的制备，实现了硫
(
硒
)
化物隔膜的资源化回收
。
中国专利技术专利
(CN202110851764.1)
将废旧磷酸锗铝锂固态电解质
L
I1.5
A1
0.5
Ge
1.5
(PO4)3(LAGP)
通过超声清洗
、
浸泡和煅烧手段进行除杂处理；得到的固态电解质废料球磨，粉末依次经过强酸
、
柠檬酸酸浸进一步浸出锗，得到含锗酸性溶液，溶液过滤后得到滤渣与含锗碱液，将滤渣煅烧后得到氧化铝；向锗碱液中加入单宁酸沉淀锗，再对得到的锗依次进行氯化蒸馏
、
水解和还原，得到氧化锗或锗金属；蒸馏余液过滤后干燥后得到碳酸锂原料
。
这些研究是对电池硫
(
砷
)
化物隔膜的回收，废旧
LAGP
固态电解
质中锗
、
铝
、
锂材料提取方面的探索，实现废旧电池材料的循环再利用以及利用废弃电池合成电池原材料，能够有效的实现资源的循环利用，使得废弃物资源化，但缺少对锂镧锆氧型固态电解质回收利用方面的研究
。
中国专利技术专利
(CN202110719235.6)
通过外加电场，对
LLZTO
的高选择性可以提取嵌在阳极电极中的
Li
+
，并以
LiOH
的形式回收，同时收集
H2。
该方法主要是对
LLZTO
固态电解质中锂元素进行回收，并未考虑镧和锆元素的回收；采用电解法进行回收利用时，其回收成本较高，不利于批量化处理；而且会产生氢气，存在安全风险
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中废旧电池中锂镧锆氧型固态电解质对环境污染，且现有技术中
LLZTO
固态电解质中锂元素的回收方法存在成本高
、
产生的氢气导致安全风险大的技术问题，提供一种锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，将锂镧锆氧型固态电解质进行表面除杂处理后放入纯水中浸泡，再利用超声清洗并干燥；将干燥后的固态电解质球磨处理得到固态电解质粉末；
[0009]步骤2，将固态电解质粉末加入
N
‑
甲基吡咯烷酮溶液后进行煅烧，得到去杂质的固态电解质废料，再对去杂质的固态电解质废料进行溶解
、
搅拌并过滤得到含锆滤渣和含镧
、
锂的滤液；
[0010]步骤3，对含锆滤渣进行清洗
、
干燥
、
球磨，再进行氯化处理得到氯化锆；通过碱溶液调节含镧<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将锂镧锆氧型固态电解质进行表面除杂处理后放入纯水中浸泡，再利用超声清洗并干燥；将干燥后的固态电解质球磨处理得到固态电解质粉末；步骤2，将固态电解质粉末加入
N
‑
甲基吡咯烷酮溶液后进行煅烧，得到去杂质的固态电解质废料，再对去杂质的固态电解质废料进行溶解
、
搅拌并过滤得到含锆滤渣和含镧
、
锂的滤液；步骤3，对含锆滤渣进行清洗
、
干燥
、
球磨，再进行氯化处理得到氯化锆；通过碱溶液调节含镧
、
锂的滤液
pH
至
7.2
‑
14
，再过滤得到含锂滤液和氢氧化镧沉淀滤渣；步骤4，对氢氧化镧沉淀滤渣进行清洗
、
干燥和煅烧得到氧化镧；在含锂滤液中加入碳酸钠，过滤并干燥后得到碳酸锂
。2.
根据权利要求1所述的锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法，其特征在于，所述步骤1中锂镧锆氧型固态电解质的镧：锆：锂＝
(2
～
10)
：
(1
～
4)
：
(1
～
2.5)。3.
根据权利要求1所述的锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法，其特征在于，所述步骤1中球磨过程采用的球磨介质为乙醇
、
异丙醇
、
汽油和乙烷中的一种或几种混合物
。4.
根据权利要求1或3所述的锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法，其特征在于，所述步骤1球磨过程中介质：废料：球＝
(2.5
～
8.5):(2
～
3.5):(1
～
2.5)
；废料及介质共同体积不超过球磨罐体积的三分之二
。5.
根据权利要求1所述的锂镧锆氧型固态电解质中镧
、
锆
、
锂的提取回收方法，其特征在于，所述步骤2中
N
‑
甲基吡咯烷酮溶液质量浓度为
30
％～
95
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉楠，周密，姚洲舟，延卫，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：