一种锂离子电池正极极片的回收方法与流程

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池回收技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极极片的回收方法。

背景技术：

随着近年来我国新能源汽车推广使用数量的快速上升，动力电池陆续开始进入大规模报废期。废旧动力电池对环境和人类健康的潜在威胁。现有的废旧电池大部没有得到有效的处置，将会给自然环境和人类健康带来潜在的威胁。锂离子电池在生产和使用过程中的报废料，其所含的如钴等金属元素，对环境有害。根据中国汽车技术研究中心预测，到2020年，我国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万至17万吨，未来退役电池的有价物质的回收，显得尤为重要。

鉴于此，实有必要提供一种新的锂离子电池正极极片的回收方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极极片的回收方法，工艺步骤简单，有价金属回收率高，可产生较大的效益。

为了实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池正极极片的回收方法，包括以下步骤：

1)将作废的正极极片悬挂于加热炉中300～600℃高温烘烤90～400分钟；

2)所述正极极片上的正极材料脱落后冷却收集备用，回收金属箔片；

3)将所述正极材料压制成型后固定在金属丝或金属棒的一端；

4)将所述正极材料浸没在熔融盐中，所述金属丝或金属棒作为阴极，所述熔融盐作为电解液且温度保持在500～700℃，惰性电极作为阳极，在惰性气体保护下对所述正极材料进行熔融电解0.5～5.0小时，熔融电解电压1～2v；

5)所述正极材料熔融电解后形成含锂熔盐，并在所述阴极端析出金属合金，取出所述阴极冷却后清洗并烘干回收所述金属合金；所述含锂熔盐冷却后清洗烘干并回收锂盐。

在一个优选实施方式中，所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种混合物。

在一个优选实施方式中，所述金属丝或金属棒的材质为钼。

在一个优选实施方式中，所述熔融盐为含锂无机盐的熔盐或含锂无机盐与同阴离子的钠盐或钾盐的混合物的熔盐。

在一个优选实施方式中，所述含锂无机盐为碳酸锂、氯化锂中的一种或多种混合物，所述同阴离子的钠盐或钾盐为碳酸钠、碳酸钾、氯化钠、氯化钾中的一种或多种混合物。

在一个优选实施方式中，所述惰性电极为氧化锡或石墨棒。

在一个优选实施方式中，所述含锂熔盐中的锂以氧化锂或碳酸锂的形式溶于所述熔融盐中。

在一个优选实施方式中，所述惰性保护气体为氩气、氮气、氦气中的一种或多种。

本发明提供的锂离子电池正极极片的回收方法，工艺步骤简单，有价金属回收率高，可产生较大的效益。

【附图说明】

图1为本发明提供的锂离子电池正极极片的回收方法的工艺流程图。

图2为图1所述的锂离子电池正极极片的回收方法中熔融电解的示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种正极材料的改性方法，包括以下步骤：

1)将作废的正极极片悬挂于加热炉中300～600℃高温烘烤90～400分钟。所述加热炉上有集中抽风装置可将尾气收集到装有氧化钙固定床吸收处理。所述正极极片包括丢弃的或失效的锂离子电池中的正极极片、锂离子电池生产中的不合格产品的正极极片、不合格的正极极片或涂覆在正极极片上的材料混合物。

2)所述正极极片上的正极材料脱落后冷却收集备用，回收金属箔片。所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种混合物。

3)将所述正极材料压制成型后固定在金属丝或金属棒的一端；所述金属丝或金属棒的材质为钼。

4)请参阅图2，将所述正极材料浸没在熔融盐中，所述熔融盐为含锂无机盐的熔盐或含锂无机盐与同阴离子的钠盐或钾盐的混合物的熔盐。所述含锂无机盐为碳酸锂、氯化锂中的一种或多种混合物，所述同阴离子的钠盐或钾盐为碳酸钠、碳酸钾、氯化钠、氯化钾中的一种或多种混合物。所述金属丝或金属棒作为阴极，所述熔融盐作为电解液且温度保持在500～700℃，惰性电极作为阳极，在惰性气体保护下对所述正极材料进行熔融电解0.5～5.0小时，熔融电解电压1～2v。所述惰性电极为氧化锡或石墨棒，优选为氧化锡。所述惰性保护气体为氩气、氮气、氦气中的一种或多种。

5)所述正极材料熔融电解后形成含锂熔盐，并在所述阴极端析出金属合金。所述含锂熔盐中的锂以氧化锂或碳酸锂的形式溶于所述熔融盐中。取出所述阴极冷却后清洗并烘干回收所述金属合金；所述含锂熔盐冷却后清洗烘干并回收锂盐。

具体实施例一：取15.2kg作废的钴酸锂电池正极极片裁剪成适当大小的片状，悬挂于加热炉中，在500℃下烘烤300min后，正极材料脱落到收集装置，所述正极材料和铝箔待冷却后分别回收，所述正极材料称重约12.7kg，所述铝箔称重约1.77kg。

将粉末状的所述正极材料用油压机压制成中空小圆片，固定在导电钼丝上，所述钼丝作为阴极，氧化锡电极作为阳极，在氩气保护下浸没到600℃的li2co3-licl熔融盐中，在阴阳极间施加1.7v的电压进行熔融电解3小时后，取出阴极冷却，清洗烘干并回收金属钴。所述金属钴的纯度为99.15％，回收率为98.17％；熔融电解后所述正极材料中的锂以li2o或li2co3的形式溶于所述熔融盐中，冷却后清洗烘干并回收锂盐，锂回收率为99.7％。

具体实施例二：取12.5kg作废的镍钴锰酸锂电池正极极片裁剪成适当大小的片状，悬挂于加热炉中，在500℃下停留250min后，正极材料脱落到收集装置，所述正极材料和铝箔待冷却后分别回收，所述正极材料称重约10.5kg，铝箔称重约1.45kg。

将粉末状的所述正极材料用油压机压制成中空小圆片，固定在导电钼丝上，所述钼丝作为阴极，氧化锡电极作为阳极，在氩气保护下浸没到650℃的li2co3-licl熔融盐中，在阴阳极间施加1.8v的电压进行熔融电解3小时后，取出阴极冷却，清洗烘干并回收镍钴锰合金。所述镍钴锰合金的金属纯度为98.25％，回收率为97.37％。熔融电解后所述正极材料中的锂以li2o或li2co3的形式溶于所述熔融盐中，冷却后清洗烘干并回收锂盐，锂回收率为99.7％。

具体实施例三：取18.1kg作废的镍锰酸锂电池正极极片裁剪成适当大小的片状，悬挂于加热炉中，在500℃下停留300min后，正极材料脱落到收集装置，所述正极材料和铝箔待冷却后分别回收，所述正极材料称重约15.2kg，铝箔称重约2.05kg。

将粉末状的所述正极材料用油压机压制成中空小圆片，固定在导电钼丝上，所述钼丝作为阴极，氧化锡电极作为阳极，在氩气保护下浸没到650℃的li2co3-licl熔融盐中，在阴阳极间施加1.6v的电压进行熔融电解3小时后，取出阴极冷却，清洗烘干并回收镍锰合金。所述镍锰合金的金属纯度为98.45％，回收率为97.87％。熔融电解后所述正极材料中的锂以li2o或li2co3的形式溶于所述熔融盐中，冷却后清洗烘干并回收锂盐，锂回收率为99.8％。

本发明提供的锂离子电池正极极片的回收方法，工艺步骤简单，有价金属回收率高，可产生较大的效益。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。