【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废旧锂电池回收，具体涉及一种回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂及回收方法。
技术介绍
1、锂离子电池广泛应用于电动汽车、移动电子设备。随着锂离子电池的使用，其充放电性能将随使用时间的增加而逐渐下降至报废，寿命通常为3-5年。废旧锂离子电池无法再继续使用，其属于危险废物，不能直接丢弃，必须经过无害化处理。此外，锂离子电池中的正极材料(如licoo2)含有金属锂(li)和金属钴(co)，具有较高的商业价值。因此，对废旧锂电池正极材料中的金属li和金属co进行回收，不仅可实现废物再利用，还能产生可观的经济效益。
2、传统废旧锂电池正极材料的回收方法采用湿法冶金的方式，即以h2so4、hcl、hno3等无机酸水溶液作为浸取剂，利用上述无机酸的强酸性对废旧锂电池正极材料进行溶解，显示出一定的回收效率。然而，这一过程中采用的酸的浓度较高，会对设备造成腐蚀，同时会释放so3、hcl、nox等有毒气体污染物，且浸出后的废酸难处理，也会对人体和环境构成潜在危害。由此可见，传统的回收方法在绿色性和安全性等方面均存在问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂及回收方法，该低共熔溶剂在较低的温度和较短的时间内就能实现对锂电池正极材料中锂和钴的高效提取回收。
2、为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，所述低共熔溶剂由氢键供体和氢键
3、上述方案中，所述聚乙二醇二羧酸的平均分子量为250～600。
4、上述方案中，所述氢键供体和氢键受体的物质的量的比为1:(2～2.2)。
5、上述方案中，所述氢键供体和氢键受体混合即可制得低共熔溶剂，混合时的温度为70～100℃。
6、上述方案中，所述氢键供体和氢键受体混合时的搅拌速率为150～300rpm，搅拌时间为0.5～2h。
7、本专利技术还提供一种采用上述低共熔溶剂回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，包括以下步骤：
8、1)将锂电池正极材料加入低共熔溶剂中，在搅拌条件下，升温进行反应；
9、2)反应结束后自然冷却，冷却过程中向反应物中加水搅拌进行溶解，再离心分离，得到含锂和钴的上清液。
10、上述方案中，所述锂电池正极材料为钴酸锂正极材料。
11、上述方案中，所述锂电池正极材料为粉末状，粒径≤10μm。
12、上述方案中，所述锂电池正极材料的质量与低共熔溶剂的体积比为1g：(20～50)ml。
13、上述方案中，步骤1)中的搅拌速率为150～300rpm。
14、上述方案中，步骤1)中的反应温度为70～100℃，反应时间为2～4h。
15、上述方案中，步骤2)中反应物冷却至60～70℃时加水。
16、上述方案中，步骤2)中的搅拌速率为150～300rpm，搅拌时间为5～10min。
17、上述方案中，所述水与低共熔溶剂的体积比为(2～4):1。
18、上述方案中，还包括步骤3)，将含锂和钴的上清液烘干后煅烧，得到含锂和钴的固体产品。
19、进一步地，所述烘干在空气氛围下进行，烘干温度为100～120℃，烘干时间为0.5～1h。
20、进一步地，所述煅烧在空气氛围下进行，煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为1～2h。
21、上述方案中，所述低共熔溶剂对锂电池正极材料中锂的回收率≥88％，钴的回收率≥88％。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
23、1)本专利技术低共熔溶剂以聚乙二醇二羧酸为氢键供体，聚乙二醇二羧酸具有与钴酸锂反应的能力，其羧基上的氧与紧邻羧基的氧可以共同作用并提取锂钴，但是需要的温度条件高，达到150℃才可以较好地发挥提取作用，因此，选择吉拉尔特试剂t或吉拉德试剂p为氢键受体，吉拉尔特试剂t与吉拉德试剂p均具有易形成氢键且不易与本身相同的分子形成分子间氢键的结构，能高效地与聚乙二醇二羧酸形成低共熔溶剂，该溶剂中的活性h可以轻松地取代钴酸锂中的锂，使得锂离子从层状结构中逸出，推动晶体结构的坍塌，随着晶体结构的坍塌，三价钴离子迅速地被溶剂还原为二价钴离子，然后与cl-离子形成[cocl4]2-，如此促进反应提高提取效率，显著降低温度条件，在较低的温度和较短的时间内就能实现对锂电池正极材料中锂和钴的高效提取回收。
24、2)本专利技术使用低共熔溶剂回收锂电池正极材料中锂和钴，操作简单，提取过程仅需搅拌即可，随着锂钴离子逐渐进入低共熔体系，体系逐渐粘稠，面临如何分离反应物与未反应物的技术难题，因此，以水为助溶剂，在一定温度下溶解分离低共熔溶剂，得到含锂和钴的上清液，该上清液经烘干、煅烧，即可制得含锂和钴的固体产品。
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1.一种回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，由氢键供体和氢键受体组成，其特征在于，所述氢键供体为聚乙二醇二羧酸，氢键受体为吉拉尔特试剂T或吉拉德试剂P。
2.根据权利要求1所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，其特征在于，所述氢键供体和氢键受体的物质的量的比为1:(2～2.2)。
3.根据权利要求1所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，其特征在于，所述氢键供体和氢键受体混合即可制得低共熔溶剂，混合时的温度为70～100℃。
4.根据权利要求1所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，其特征在于，所述聚乙二醇二羧酸的平均分子量为250～600。
5.一种采用权利要求1～4任一项所述的低共熔溶剂回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，其特征在于，所述锂电池正极材料为钴酸锂正极材料，所述锂电池正极材料的质量与低共熔溶剂的体积比为1g：(20～50)mL。
7.根据权利要求5所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，
8.根据权利要求5所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，其特征在于，步骤2)中反应物冷却至60～70℃时加水，所述水与低共熔溶剂的体积比为(2～4):1。
9.根据权利要求5所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，其特征在于，还包括步骤3)，将含锂和钴的上清液烘干后煅烧，得到含锂和钴的固体产品。
10.根据权利要求9所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，其特征在于，所述烘干温度为100～120℃，烘干时间为0.5～1h；所述煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为1～2h。
...【技术特征摘要】
1.一种回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，由氢键供体和氢键受体组成，其特征在于，所述氢键供体为聚乙二醇二羧酸，氢键受体为吉拉尔特试剂t或吉拉德试剂p。
2.根据权利要求1所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，其特征在于，所述氢键供体和氢键受体的物质的量的比为1:(2～2.2)。
3.根据权利要求1所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，其特征在于，所述氢键供体和氢键受体混合即可制得低共熔溶剂，混合时的温度为70～100℃。
4.根据权利要求1所述的回收锂电池正极材料中锂和钴的低共熔溶剂，其特征在于，所述聚乙二醇二羧酸的平均分子量为250～600。
5.一种采用权利要求1～4任一项所述的低共熔溶剂回收锂电池正极材料中锂和钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的回收锂电池正极材料中锂和...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓磊，高家俊，陈智涛，闫旭东，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
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