一种锂电池的钴酸锂材料的修复回收方法_2

文档序号:9669587阅读:来源:国知局
或者航天设备中用于储能的锂电池,对于正极采用钴酸锂材料的锂电池,均可采用本发明实施例所述回收方法进行金属钴、锂的回收。
[0037]本发明实施例中所述的锂电池,在正极铝箔片上附着有钴酸锂粉末,传统的金属钴和锂的提取方法中,需要经过长时间的反应,包括锂和钴的溶解、锂和钴的沉淀过程,由于时间较长,使得现有技术中的锂和钴进行回收的时间较长,效率较低的同时,回收率也不尚ο
[0038]作为本发明实施例中一种较为优选的实施方式,所述将锂电池的正极铝箔片进行第一次加热煅烧后,获取所述正极铝箔片上脱落的钴酸锂粉末步骤包括:
[0039]1.1)、将锂电池进行裁剪得到锂电池的正极铝箔片,将所述正极铝箔片裁剪至预定尺寸的裁剪片。
[0040]具体的,所述锂电池的正极铝箔片的裁剪,可以由工作人员手工完成,也可以通过机械化设备,根据锂电池的尺寸设置相应的裁剪操作方法,自动化进行裁剪。
[0041]优选的一种实施方式中,所述裁剪片的预定尺寸为:裁剪片的长为1.5厘米-2.5厘米,所述裁剪片的宽为1.5厘米-2.5厘米。当然,这只是一种对负极铝箔片的一种较好的裁剪方式,使得裁剪后的各个铝箔片的尺寸控制在一定的尺寸之内,以更有效的实现对负极铝箔片上的钴酸锂粉末做脱落处理。这是由于,如果负极铝箔片的尺寸过大,在振动处理时,容易使铝箔片发生卷曲,使得钴酸锂粉末不容易掉落,从而会使回收效率不高的缺陷。
[0042]1.2)、将所述裁剪片放入煅烧炉内,以5-20摄氏度/分钟的加热速度,加热至400-450摄氏度,并持续加热1-1.5小时后自然冷却;
[0043]具体的,所述煅烧炉,可以为马弗炉,可以将所述裁剪片装入坩祸或者其它耐高温器皿中,其中较为优选的实施方式中,所述裁剪片体积与坩祸容积的比例为1:5-1:10。
[0044]将裁剪片从室温开始以5-20摄氏度每分钟的速度,比如10摄氏度每分钟的速度,对裁剪片进行加热,当温度上升至400-450摄氏度之间的区间,比如用户设定的420摄氏度时,则停止对温度的提升,并保持在该温度的时长为1-1.5小时,比如可以保持1.2小时。
[0045]1.3)、将冷却后的负极铝箔片进行机械振动和过滤,得到钴酸锂粉末,所述过滤网为300-600目筛。
[0046]将煅烧后的裁剪片进行机械振动后,使得煅烧后的石墨碳掉落,并通过目筛,比如可以选用300-600中的300、400、500目筛等,得到钴酸锂粉末。
[0047]优选的一种实施方式中,本发明实施例中所述第一次加热煅烧前,还包括对废弃的锂电池进行放电处理,以避免对锂电池进行拆解时,可能出现放电事故,比如可能出现正极与负极短路时出现电火花,可能引起火灾或者爆炸事故。
[0048]所述对废弃的锂电池进行放电处理,可以将锂电池的正极与负极连接放电设备,比如可以为热电阻等。
[0049]通过本步骤对铝箔片进行煅烧处理,可以有效的去除钴酸锂粉末中的有机物,降低后期处理的复杂度。
[0050]在步骤S102中,将所述钴酸锂粉末加入至氢氧化锂溶液中得到混合液,将所述混合液放置在第一温度范围的超声环境下进行反应。
[0051]具体的,本发明实施例中将钴酸锂加入至氢氧化锂溶液中,并控制反应的温度在预定的第一温度范围,结合超声,或者还可以包括机械搅拌的方式,对反应进行强化,在有利于进一步缩短反应的时间的同时,还可利用搅拌或者超声环境所产生的机械剪力、瞬态局部的高温高压以及自由基的强氧化能力,同时实现对钴酸锂表面有机物的去除及其晶体结构的修复,从而恢复其良好的电化学性能。
[0052]具体的,所述将所述钴酸锂粉末加入至氢氧化锂溶液中得到混合液,将所述混合液放置在第一温度范围的超声环境下进行反应步骤具体为:
[0053]将所述钴酸锂粉末加至氢氧化锂溶液中得到混合液,所述氢氧化锂溶液的浓度为2-3mol/L,所述钴酸锂粉末与所述氢氧化锂溶液的固液比g/ml为1:70_1:30。比如可以为1:40,1:50,1:60等,即lg钴酸锂粉末与40ml、50ml、60ml的氢氧化锂溶液反应。
[0054]可选的实施方式中,所述第一温度范围为60-120摄氏度,在所述第一温度范围持续时间为4-8小时。比如选用70摄氏度的反应温度,持续时长选择7小时,或者100摄氏度的反应温度,持续时长选择6小时等。
[0055]作为本发明进一步优化的实施方式中,所述将所述钴酸锂粉末加入至氢氧化锂溶液中得到混合液,将所述混合液放置在第一温度范围的超声环境下进行反应步骤具体为:
[0056]将所述混合液放入超声反应釜密封,打开超声装置,并对所述混合液进行搅拌,所述超声装置的功率为700-950瓦,搅拌的速度为100-150转/分钟。选择密封的环境,可以进一步强化对钴酸锂晶体结构的修复,提高修复后的钴酸锂的化学性能。
[0057]在步骤S103中,将反应后的所述混合液进行降温过滤,得到钴酸锂膏体。
[0058]具体的,可将钴酸锂与氢氧化锂的混合溶液倒入烧杯内,用真空抽滤装置对混合溶液进行过滤,滤纸上层获得钴酸锂膏体,然后使用去离子水对钴酸锂洗涤2-4次,即可对钴酸锂膏体中的离子进行去除,提高产品的电化学性能。
[0059]在步骤S104中,将所述钴酸锂膏体进行干燥处理,得到钴酸锂颗粒。
[0060]具体的,所述将所述钴酸锂膏体进行干燥处理,得到钴酸锂颗粒步骤具体为:将所述钴酸锂膏体在70-90摄氏度的干燥箱中干燥8-10小时,获取干燥的钴酸锂颗粒。
[0061]作为本发明进一步优化的实施方式,在步骤S104之后,所述方法还可包括对所述钴酸锂颗粒进行磨粉处理,然后对磨粉后的钴酸锂进行过滤,得到钴酸锂粉末的步骤。
[0062]其中,所述对所述钴酸锂颗粒进行磨粉处理,然后对磨粉后的钴酸锂进行过滤,得到钴酸锂粉末步骤具体包括:
[0063]将所述钴酸锂颗粒放入球磨机进行磨粉,所述球磨机的磨粉时长为0.5-1小时,所述球磨机的转速为200-400转/分钟,将经过磨粉后的钴酸锂颗粒经过300-600目筛得到钴酸锂粉末,从而能够得到可直接用于锂电池正极材料的钴酸锂粉末。
[0064]本发明在锂电池的正极铝箔片经煅烧后,粘在所述正极铝箔片上的钴酸锂能够高效的脱落,有效的去除附着在钴酸锂表面的部分有机物,然后将脱落的钴酸锂粉末中加入至氢氧化锂溶液中得到混合液,并将所述混合液在第一温度范围内的超声环境下进行反应,有效的缩短了钴酸锂的修复时间,并且增加失效钴酸锂结构中锂离子的含量,从而提高修复后钴酸锂的电化学性能,使修复后的钴酸锂可直接作为生产锂电池的正极原料。本发明能有效地处置废锂电池中的钴酸锂材料,有效的避免环境污染,提高锂电池的回收利用率。
[0065]实施例一:
[0066](1)将回收到的以钴酸锂为电池正极的废锂电池通过放电设备进行放电处理,然后经手工拆解得到电池正极铝箔片,将铝箔片裁剪至长宽为l.ScmXl.Scm大小,再将裁剪后的铝箔片按铝箔片体积与坩祸容积的比例为1:7均匀装入坩祸内,然后放入马弗炉中,从室温开始以20°C /min的升温速率加热,在420°C下保温1.2小时,然后关闭马弗炉,待温度降至室温取出煅烧后的正极铝箔片,经机械震荡使钴酸锂粉末从铝箔上脱落,再过400目筛,获得黑色钴酸锂粉末;
[0067](2)将获
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