专利名称：一种失效锂离子电池的钴酸锂材料超声修复的方法
技术领域：
本发明属于 环境保护技术领域，具体涉及一种失效锂离子电池的钴酸锂材料超声修复的方法。适用于使用失效的含有钴酸锂材料的锂离子电池的资源回收再利用。
背景技术：
锂离子电池有着电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、可快速充放电、工作温度范围广、相对绿色环保等显著优点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等电子产品领域，并有望在电动汽车、航天和储能等方面得到广泛应用。目前在便携式电子产品使用的锂离子电池中，钴酸锂是唯一已经大规模商业应用的正极活性材料。钴酸锂材料中的钴、锂金属均是宝贵的资源，尤其金属钴更是国际公认的战略物资。 同时由于使用废弃的手机锂离子电池含有钴重金属，如任意堆放、填埋，或处置不当必然引起严重的环境污染，危害人类健康。钴酸锂废料的回收处理是目前被广泛采用的环保方法，且回收钴酸锂废料再利用技术也已经相对成熟。从钴酸锂在锂电池产业中的循环利用来看，当其失效后，对钴酸锂废料进行分离与精制，然后再回用于锂电池正极的制备，整个过程环节多，且涉及到钴和锂产品形态的多次转化，总体工艺复杂且耗能较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简易的工艺过程，能耗低，环境影响小的失效锂离子电池的钴酸锂材料超声修复的方法，并能作为锂离子电池的正极活性材料重新回用。本发明提出的一种失效锂离子电池中的钴酸锂材料超声修复的方法，采用超声方法对粉体的钴酸锂材料进行液相辐射处理，经过过滤、洗涤、干燥获得再生的钴酸锂材料， 具体步骤如下
(1)将使用失效的锂离子电池机械拆分，获得正极材料中的钴酸锂废料；
(2)将钴酸锂废料放置于盛有l-2mol/L氢氧化锂溶液的反应器中，反应器安装冷凝回流装置，并安装超声变幅杆，变幅杆头部浸没于液面之下；
(3)室温条件下，控制超声设备功率为1000士2W，超声频率为25kHz，对反应器内的溶液进行超声辐射处理，超声辐射时间为6 12h ；
(4)将经过超声处理的溶液自然冷却至室温，对冷却后的溶液进行过滤，即从氢氧化锂溶液中过滤出钴酸锂材料，对过滤获得的钴酸锂材料使用去离子水洗涤3-5次；
(5)将步骤(4)获得的钴酸锂材料在50-80°C环境中干燥6 10小时，回收获得可回用于锂电池正极的钴酸锂材料。本发明中，步骤(3)中溶液搅拌速度为20(T300rpm。使用再生钴酸锂制备扣式电池并经电化学性能测试，钴酸锂材料的首次放电容量达到132 mAh 经过50次充放电循环容量减少为97. 2%。本发明的有益效果在于本发明能有效地处理经使用失效后产生的废锂电池中的钴酸锂材料，具有工艺方法简单，可操作性强、无二次污染等特点，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步 的说明
本发明首先对失效锂离子手机电池进行简单拆解放电，采用机械工具分离获得铝箔身上粘附的钴酸锂材料，然后将钴酸锂废料置于广2M的氢氧化锂溶液中，经过超声处理后， 过滤洗涤干燥获得再生的钴酸锂材料。超声操作温度为室温，产生的水蒸气经过冷凝回流装置回流到反应容器中，溶液搅拌速度为20(T300rpm。实施例1
(1)将使用失效锂离子手机电池机械拆分，获得正极材料中的钴酸锂废料；
(2)将钴酸锂废料放置于2mol/L氢氧化锂溶液反应器中，反应器安置冷凝回流装置， 并安装超声变幅杆，变幅杆头部浸没于液面之下；
(3)超声设备功率为1000W，超声频率为25 kHz，超声辐射在室温条件进行，超声6h 后，自然冷却；
(4)待超声反应器冷却到室温时，氢氧化锂溶液中钴酸锂材料经过滤，并使用去离子水洗涤3次；
(5)将过滤获得钴酸锂材料，在在80°C环境中干燥6小时，回收获得可回用于锂电池正极的钴酸锂材料。制作扣式电池的充放电实验结果表明钴酸锂材料的首次放电容量达到128. OmAh g-1，经过50次充放电循环容量减少为96. 4%。实施例2
(1)将使用失效锂离子手机电池机械拆分，获得正极材料中的钴酸锂废料；
(2)将钴酸锂废料放置于IM氢氧化锂溶液反应器中，反应器安置冷凝回流装置，并安装超声变幅杆，变幅杆头部浸没于液面之下；
(3)超声设备功率为1000W，超声频率为25 kHz，超声辐射在室温条件进行，超声12h 后，自然冷却；
(4)待超声反应器冷却到室温时，氢氧化锂溶液中钴酸锂材料经过滤，并使用去离子水洗涤3次；
(5)将过滤获得钴酸锂材料，在在80°C环境中干燥6小时，回收获得可回用于锂电池正极的钴酸锂材料。制作扣式电池的充放电实验结果表明钴酸锂材料的首次放电容量不低于132 mAh g—1，经过50次充放电循环容量减少为97. 2%。
权利要求
1.一种失效锂离子电池中的钴酸锂材料超声修复的方法，其特征在于具体步骤如下(1)将使用失效的锂离子电池机械拆分，获得正极材料中的钴酸锂废料；(2)将钴酸锂废料放置于盛有l-2mol/L氢氧化锂溶液的反应器中，反应器安装冷凝回流装置，并安装超声变幅杆，变幅杆头部浸没于液面之下；(3)室温条件下，控制超声设备功率为1000士2W，超声频率为25kHz，对反应器内的溶液进行超声辐射处理，超声辐射时间为6 12h ；(4)将经过超声处理的溶液自然冷却至室温，对冷却后的溶液进行过滤，即从氢氧化锂溶液中过滤出钴酸锂材料，对过滤获得的钴酸锂材料使用去离子水洗涤3-5次；(5)将步骤(4)获得的钴酸锂材料在50-80°C环境中干燥6 10小时，回收获得可回用于锂电池正极的钴酸锂材料。
2.根据权利要求1所述的一种失效锂离子电池中的钴酸锂材料超声修复的方法，其特征在于步骤(3)中溶液搅拌速度为20(T300rpm。
全文摘要
本发明涉及一种失效锂离子电池中的钴酸锂材料超声修复的方法，具体步骤为(1)从使用失效的废锂离子电池中采用机械分离方式分离获得钴酸锂粉体废料；(2)将钴酸锂粉体废料置于1~2mol/L氢氧化锂溶液中，在室温条件进行超声波辐射6~12小时；(3)将超声后的混合溶液使用去离子水进行清洗过滤，获得黑色钴酸锂膏体；(4)在50~80℃环境中干燥6~10小时，获得修复的钴酸锂材料。采用超声辐照的方法实现了失效钴酸锂材料的再生，并可以重新作为正极材料生产新的锂离子电池。本发明能有效地处理经使用失效后产生的废锂电池中的钴酸锂材料，具有工艺方法简单，可操作性强、无二次污染等特点，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
文档编号C01G51/00GK102344172SQ20111031031
公开日2012年2月8日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者周旭, 朱曙光, 李光明, 贺文智, 黄菊文 申请人:同济大学