专利名称：用废弃锂离子电池制备锂取代钴铁氧体的方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性材料的制备方法，特别是用废弃锂离子电池制备 锂取代钴铁氧体的方法 '
背景技术：
锂离子电池已经成为广泛使用的一种电池，这种大量的电池废物对环 境造成了严重的污染，同时也造成了资源的浪费。锂电池中的钴是重要资 源，量少而价格较贵的一种金属。我国每年钴的需求量约600-800t,其中60%以上需要进口。因而对废旧锂离子电池的综合利用研究，不仅具有较大的经济价值，而且在环保方面具有重要意义。目前对废旧锂电池的回收 主要是回收金属，而对不同金属的分离难度较大，工艺复杂，产品附加值 较低、且分离纯度低。钴铁氧体和锂钴铁氧体是一种性能优良的磁性材料， 广泛应用于微波吸收，磁记录和催化剂，而锂钴铁氧体对某些反应物作催 化剂时有更好的性能。目前锂钴铁氧体的制备方法是从试剂或现成的化工 原料开始，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，成本低的用废弃锂离子电池制备 锂取代钴铁氧体的方法。本发明的技术方案是，用废弃锂离子电池制备锂 取代钴铁氧体的方法，其特征在于(1)将废弃锂离子电池的正极材料在硫酸溶液中和40-8(TC条件下溶解制成锂钴溶液，(2)在上述锂钴溶液中 加入还原铁粉，在45-8(TC条件下保持1小时后过滤，(3)按上述滤液中 的铁、钴和锂的浓度补加一定量的铁盐或亚铁盐、钴盐和锂盐，使铁钴 锂的摩尔比为1.0-3.0: l-X: X，式中(KX《0.5， (4)在60-9(TC搅拌下加 入上述溶液中的金属离子总物质的量1-1.8倍的柠檬酸铵、草酸铵、酒石 酸铵或聚乙烯醇溶液，并加入氨水、尿素或草酸铵溶液，调pH值为5-9， 使铁、钴、锂溶液成凝胶，在100-12(TC进行干燥，(5)干凝胶在马弗炉 中400-80(TC下煅烧制成本发明锂取代钴铁氧体。本发明与现有技术比较具有工艺简单、成本低、附加值高且友好环境的显著优点。
具体实施例方式本发明有以下实施例实施例1，废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于2.0mol/L的 H2S04溶液中，在45。C反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为45'C并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的Fe(N03)3和Co(N03)2水溶液，使铁钴锂为1.5: 0.9: 0.1，在60°C搅拌并加入与金属离子总物质的量相等的柠檬酸的水溶液和1.0mol/L的NH3H20，调节pH=5.0，蒸发使 溶液成凝胶。凝胶在105'C干燥，干凝胶在40(TC煅烧得锂取代钴铁氧体产P叩o实施例2，废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于3.0mol/L的 H2S04溶液中，在55'C反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为55。C并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的Fe2( S04)3和CoS04水溶 液，使铁钴锂为2.0: 0.8: 0.2，在60°C搅拌并加入与金属离子总物质 的量的1.5倍的柠檬酸的水溶液和2.0mol/L的尿素水溶液，调节pH=6.0， 使铁、钴、锂成凝胶。在11(TC干燥，将干凝胶在45(TC煅烧，即可得锂取 代钴铁氧体产品。实施例3，废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于4.0mol/L的 H2S04溶液中，在60'C反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为6(TC并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的FeCl3和Co(N03)2水溶液，使铁钴锂比为2.5: 0.7: 0.3，在70°C搅拌并加入与金属离子总物质的量的1.8倍的柠檬酸氨和1.0mol/L的NH3 H20溶液，使铁、钴、锂成凝 胶。在115i:干燥，将干凝胶在50(TC煅烧，即可得锂取代钴铁氧体产品。实施例4，废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于2.0mol/L的 H2S04溶液中，在7(TC反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为7(TC并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的FeS04和CoS04水溶液，使铁钴锂比为2.0: 0.6: 0.4，在80°C搅拌并加入与金属离子总物质的 量的1.8倍的草酸氨水溶液和2.0mol/L的尿素水溶液，调节pH=8使铁、 钴、锂成凝胶。在12(TC干燥，将干凝胶在60(TC煅烧，即可得锂取代钴铁氧体产品。实施例5，废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于3.0mol/L的 H2S04溶液中，在45。C反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为45t:并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的FeCl2和Li2C03水溶液，使铁钴锂为2.0: 0.5: 0.5，在90°C搅拌并加入与金属离子总物质的量的1.5倍的酒石酸水溶液和3.0mol/L的草酸铵水溶液，使铁、钴、锂成凝 胶。在11(TC干燥，将干凝胶在75(TC煅烧，即可得锂取代钴铁氧体产品。废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于2.0mol/L的 H2S04溶液中，在75。C反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为75r并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的FeCl2和Co(CH3COO)2水溶液，使铁钴锂为2.0: 0.7: 0.3，在90°C搅拌并加入与金属离子总物质的量的1.5倍的聚乙烯醇溶液和3.0mol/L的草酸铵水溶液，使铁、钴、锂成凝胶。在11(TC干燥，将干凝胶在80(TC煅烧，即可得锂取代钴铁氧体口实施例7，废弃锂离子电池，破壳处理分离正负极，取正极材料溶于4.0mol/L的 H2S04溶液中，在8(TC反应10min，使铝片和正极活性物质-钴酸锂分离， 取出铝片，再向溶液中加入适量还原铁粉，控制温度为8(TC并保持lh后 过滤。测定滤液中钴、铁的浓度，补加一定量的FeCl2水溶液，使铁钴 锂比为2.0: 0.9: 0.1，在卯。C搅拌并加入与金属离子总物质的量的1.5倍 的酒石酸水溶液和3.0mol/L的NH3'H2O水溶液，使铁、钴、锂成凝胶。 在11(TC干燥，将干凝胶在750'C煅烧，即可得锂取代钴铁氧体产品。
权利要求
1、用废弃锂离子电池制备锂取代钴铁氧体的方法，其特征在于(1)将废弃锂离子电池的正极材料在硫酸溶液中和40-80℃条件下溶解制成锂钴溶液，(2)在上述锂钴溶液中加入还原铁粉，在45-80℃条件下保持1小时后过滤，(3)按上述滤液中的铁、钴和锂的浓度补加一定量的铁盐或亚铁盐、钴盐和锂盐，使铁∶钴∶锂的摩尔比为1.0-3.0∶1-X∶X，式中0＜X≤0.5，(4)在60-90℃搅拌下加入上述溶液中的金属离子总物质的量1-1.8倍的柠檬酸铵、草酸铵、酒石酸铵或聚乙烯醇溶液，并加入氨水、尿素或草酸铵溶液，调pH值为5-9，使铁、钴、锂溶液成凝胶，在100-120℃进行干燥，(5)干凝胶在马弗炉中400-800℃下煅烧制成本发明锂取代钴铁氧体。
全文摘要
用废弃锂离子电池制备锂取代钴铁氧体的方法，涉及一种磁性材料的制备方法，本发明目的是提供一种工艺简单，成本低用废弃锂离子电池制备锂取代钴铁氧体的方法。本发明技术方案要点，(1)将废弃锂离子电池的正极材料在硫酸溶液中和40-80℃条件下溶解制成锂钴溶液，(2)在上述锂钴溶液中加入还原铁粉，在45-80℃条件下保持1小时后过滤，(3)使铁∶钴∶锂的摩尔比为1.0-3.0∶1-X∶X，式中0＜X≤0.5，(4)在60-90℃搅拌下加入上述溶液中的金属离子总物质的量1-1.8倍的柠檬酸铵或聚乙烯醇溶液，并加入氨水，调pH值为5-9，使铁、钴、锂溶液成凝胶，在100-120℃进行干燥，(5)干凝胶在马弗炉中400-800℃下煅烧制成锂取代钴铁氧体。本发明用于制备铁钴锂氧体材料。
文档编号H01F1/10GK101237075SQ20081004918
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月24日 优先权日2008年1月24日
发明者刑新艳, 席国喜, 范仁秀 申请人:河南师范大学