專利名稱：一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，具體地說，涉及一種利用廢舊鋰離子電池分離回收其中的鈷和鋰，并將所述鈷和鋰再生成新的鈷酸鋰電極材料的方法，屬于電極材料的回收與循環(huán)再利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來隨著移動通訊的快速發(fā)展以及筆記本電腦的普及，鋰離子電池由于其電壓高、質(zhì)量輕、比能量大、自放電小、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)以及環(huán)境污染少等優(yōu)點，迅速替代了鎳鎘、鎳氫電池成為最受歡迎的高能電池，在手機、相機以及筆記本電腦等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時，鋰離子電池正向高性能、多型號、低成本和高安全性的方向發(fā)展。作為電源更新?lián)Q代產(chǎn)品，微型鋰離子電池還將在區(qū)域電子綜合信息系統(tǒng)、衛(wèi)星及航天等地面與空間軍事、電動汽車、民用等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。鋰離子電池的循環(huán)壽命一般在500 1000次之間，報廢后，若棄之于環(huán)境，廢舊鋰離子電池內(nèi)部的有機電解液會污染大氣、水和土壤等；廢舊鋰離子電池內(nèi)部的重金屬會污染水和土壤等，并通過生物鏈危害人體。此外，廢舊鋰離子電池中還含有大量有價值的金屬，例如重約40g的手機電池，其中鈷、銅、鋁、鐵和鋰的含量分別為15%，14%，4. 7%,25% 和0. 1%。其中，鈷是一種稀有的貴金屬，在自然界原生礦中的含量很低，而鈷用于鋰離子電池正極材料中的需求量卻較高，所以有必要對鈷進行回收和再利用。目前，國內(nèi)外對于廢舊鋰離子電池的回收與再生技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進展。廢舊鋰離子電池的資源化主要集中于其正極活性材料的回收與再利用，現(xiàn)有回收所采取的方法主要有火法、溶劑萃取法、化學沉淀法和生物法等。其中，火法主要是通過還原焙燒分離鈷和鋁，浸出分離鈷和乙炔黑?；鸱üに囕^簡單，但能耗較大，而且溫度過高。溶劑萃取法主要是利用特定的有機溶劑與鈷形成配合物，對鈷和鋰進行分離和回收。萃取法操作便捷，分離效果好，但化學試劑和萃取劑的大量使用會對環(huán)境造成二次污染?；瘜W沉淀法是選用不同的沉淀劑來沉淀出廢舊鋰離子電池中的鈷等貴重金屬。化學沉淀法操作流程短，工藝較簡單，效果好，關(guān)鍵是選用合適的沉淀劑和沉淀條件。生物法主要是用微生物將廢舊鋰離子電池中的有用金屬轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，得到含有用金屬的浸出溶液， 實現(xiàn)有用金屬與其它組分分離，最終回收有用金屬。生物法處理廢舊鋰離子電池成本低，常溫常壓下操作方便，耗酸量少，但是處理周期長，微生物菌種不易培養(yǎng)，易受污染，且浸出溶液分離較困難。因此，需要有一種效果明顯且簡單可行，不會對環(huán)境造成二次污染的方法對廢舊鋰離子電池中的有用金屬進行回收并再利用，以解決目前廢舊鋰離子電池對環(huán)境的危害和金屬資源稀少的問題，以實現(xiàn)資源綜合利用，變廢為寶，達到節(jié)約資源和保護環(huán)境的雙重目的
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技中對廢舊鋰離子電池中有用金屬回收再利用存在能耗大、處理周期長以及會對環(huán)境造成二次污染的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，具體地說，涉及一種利用廢舊鋰離子電池分離回收其中的鈷和鋰，并將所述鈷和鋰再生成新的鈷酸鋰電極材料的方法，所述方法可將從廢舊鋰離子電池中分離回收到的鈷和鋰采用電化學沉積法直接沉積到鎳基體上，得到再生的 鈷酸鋰電極材料，再生的鈷酸鋰電極材料可直接用做鋰離子電池正極材料，所述方法能耗低，制備工藝簡單，處理周期短，效果明顯，不會對環(huán)境造成二次污染。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，所述方法步驟如下(1)廢舊鋰離子電池的預(yù)處理將廢舊鋰離子電池放電后分解，得到附有鈷酸鋰的鋁箔片，用N-甲基吡咯烷酮 (NMP)超聲處理所述鋁箔片，然后過濾，得到沉淀，將沉淀在600 800°C下灼燒3 5h，得到黑色固體粉末。(2)鈷和鋰的浸出將步驟(1)得到的黑色固體粉末進行酸浸處理，過濾，得到含有Co2+和Li+的浸出溶液。所述酸浸處理為本領(lǐng)域采用化學法回收廢舊鋰離子電池中的鈷和鋰所采用的常規(guī)酸浸方法。其中，優(yōu)選將步驟(1)得到的黑色固體粉末與鹽酸和過氧乙酸一起混合進行浸出，過濾，得到含有Co2+和Li+的浸出溶液。(3)電化學方法再生鈷酸鋰將步驟⑵得到的浸出溶液與LiOH溶液混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中，并分別與電源的正負極相連，在恒定電流密度為5.0 9. OmA/cm2以及恒定溫度為30 90°C條件下攪拌反應(yīng)3 18h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。其中，所述電解液中Co2+與Li+物質(zhì)的量比為1 1. 1 1 1.4，優(yōu)選將工作電極、參比電極和電解液密封進行反應(yīng)。有益效果1.本發(fā)明所提供的一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，所述方法可利用廢舊鋰離子電池，從中分離回收得到鈷和鋰，采用電化學沉積法，在較低溫度下將回收的鈷和鋰直接沉積在鎳基體上，得到再生的鈷酸鋰電極材料，所述再生的鈷酸鋰電極材料可直接用做鋰離子電池正極材料；所述方法能耗低，制備工藝簡單，處理周期短，效果明顯，不會對環(huán)境造成二次污染，是一種環(huán)保高效的方法；2.本發(fā)明所提供的一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，所述方法采用適當?shù)碾娏髅芏瓤捎行Ц纳齐姵练e過程，使電沉積層組織致密，并能提高電沉積速率；當電流密度小于5. OmA/cm2時，會導致電沉積耗時長，同時所生成的鈷酸鋰電極材料循環(huán)性能差，容量在循環(huán)50周后衰減較明顯，當電流密度大于9. OmA/cm2時，所生成的鈷酸鋰電極材料中的鈷酸鋰薄膜疏松、附著力差；因此，本發(fā)明所提供的方法選擇電流密度為5. O 9. OmA/ cm2，可有效提高再生的鈷酸鋰電極材料的綜合性能，經(jīng)測試，采用本發(fā)明所提供的方法得到的再生鈷酸鋰電極材料的首次充放電容量可達142. 8mAh/g和135. 76mAh/g，充放電循環(huán) 100周后，容量損失小于10%，具有良好的電化學性能。



圖1為本發(fā)明一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法的流程圖。圖2為本發(fā)明實施例3得到的鈷酸鋰電極材料的X射線衍射(XRD)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。以下實施例1 9中的廢舊鋰離子電池均為已做過900周充放電循環(huán)壽命筆記本電腦用鋰離子電池，各實施例中的具體步驟如圖1所示。實施例1(1)將廢舊鋰離子電池用藍電(Land)深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅(Cu)箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁(Al)箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液4ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的聚四氟乙烯(PTFE)燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為5. OmA/cm2，溫度為80°C條件下，攪拌反應(yīng)6h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 131. ImAh/g,放電容量為127. 5mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 3%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCo02(鈷酸鋰)和Ni (鎳)的衍射峰，Ni 的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例2(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液3ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，在電流密度為5. OmA/cm2，溫度為 30°C條件下，攪拌反應(yīng)為3h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材 料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 129. ImAh/g,放電容量為116. 5mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 3%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例3(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中700°C灼燒4h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液2ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為7. OmA/cm2，溫度為50°C條件下，攪拌反應(yīng)15h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 142. 8mAh/g，放電容量為135. 76mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為7. 7%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖如圖2所示，圖中顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni 的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例4(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒5h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液4ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為9. OmA/cm2，溫度為40°C條件下，攪拌反應(yīng)3h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 115. 9mAh/g，放電容量為99. 6mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 2%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例5(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液2ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為6. OmA/cm2，溫度為40°C條件下，攪拌反應(yīng)10h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 127. 2mAh/g，放電容量為118. 9mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 5%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例6
(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2) 稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液3ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為6. OmA/cm2，溫度為80°C條件下，攪拌反應(yīng)9h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 129. 3mAh/g，放電容量為121. 4mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為7. 9%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例7(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液4ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為8. OmA/cm2，溫度為90°C條件下，攪拌反應(yīng)10h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 131.7mAh/g，放電容量為125. ImAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 1%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例8(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP 超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟(1)得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液2ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極和電解液，在電流密度為9. OmA/cm2，溫度為90°C條件下，攪拌反應(yīng)18h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 135. 2mAh/g，放電容量為120. 6mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 3%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。實施例9(1)將廢舊鋰離子電池用Land深度放電，然后進行分解，將正、負極材料分開，去除電解液和隔膜，將銅箔與負極分離，除去粘結(jié)劑后回收銅箔；將正極材料中附有鈷酸鋰的鋁箔片剪成條狀后用NMP超聲處理，過濾，除去粘結(jié)劑，以上過程在通風櫥中進行，得到鋁箔和含有導電劑和鈷酸鋰的沉淀，回收鋁箔；將所述沉淀干燥12h后，于馬弗爐中600°C灼燒3h，去除其中的導電劑，得到含有鈷酸鋰的黑色固體粉末。(2)稱取5g步驟⑴得到的黑色固體粉末，放入IOOml三口瓶中，再加入2mol/L 的鹽酸50ml和濃度為40%過氧乙酸10ml，在80°C下恒溫攪拌lh，過濾，得到含有Co2+和 Li+的浸出溶液。(3)取步驟⑵得到的浸出溶液IOml與lmol/L新配置的LiOH溶液3ml混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中并分別與電源的正負極相連， 將電解液置于50ml的PTFE燒杯中，燒杯中含有一攪拌子，密封工作電極、參比電極(Pt)和電解液，在電流密度為5. OmA/cm2，溫度為30°C條件下，攪拌反10h，得到一種再生的鈷酸鋰電極材料，即本發(fā)明所述的一種再生鋰離子電池正極材料。對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料在0. IC充放電，首次充電容量為 127. 9mAh/g，放電容量為119. 8mAh/g ；充放電循環(huán)100周后，容量損失為8. 6%，說明所述再生鈷酸鋰電極材料可直接作為鋰離子電池正極材料使用，并具有良好的電化學性能對本實施例得到的再生鈷酸鋰電極材料用X射線衍射儀進行測試分析，得到XRD 圖顯示再生鈷酸鋰電極材料的衍射峰中只含有LiCoO2和Ni的衍射峰，Ni的衍射峰來源于鎳基體。與廢舊鋰離子電池中失效的LiCoO2的衍射峰相比，再生鈷酸鋰電極材料中已不存在C和Co3O4等雜質(zhì)的衍射峰。本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明的精神和原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于所述方法步驟如下(1)將廢舊鋰離子電池放電后分解，得到附有鈷酸鋰的鋁箔片，用N-甲基吡咯烷酮超聲處理鋁箔片，然后過濾得到沉淀，將沉淀在600 800°C灼燒3 5h，得到黑色固體粉末；(2)將黑色固體粉末進行酸浸處理，過濾，得到含有Co2+和Li+的浸出溶液；(3)將浸出溶液與LiOH溶液混合得到電解液，將工作電極M電極和參比電極Pt電極浸入電解液中，并分別與電源的正負極相連，在恒定電流密度為5. 0 9. OmA/cm2以及恒定溫度為30 90°C條件下攪拌反應(yīng)3 18h，得到一種再生鋰離子電池正極材料；其中，步驟⑶所述電解液中Co2+與Li+物質(zhì)的量比為1 1. 1 1 1.4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于步驟(2)將黑色固體粉末與鹽酸和過氧乙酸一起混合進行浸出，過濾，得到含有Co2+和Li+的浸出溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于步驟(3)將工作電極、參比電極和電解液密封進行反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收再生鋰離子電池正極材料的方法，屬于電極材料的回收與循環(huán)再利用技術(shù)領(lǐng)域。所述方法通過對廢舊鋰離子電池依次放電、分解、NMP超聲處理溶解、過濾和灼燒，得黑色固體粉末；將黑色固體粉末酸浸處理，過濾得含Co2+和Li+的浸出溶液；將浸出溶液與LiOH溶液混合得到電解液，采用電化學沉積技術(shù)，在恒定電流密度為5.0～9.0mA/cm2、溫度為30～90℃條件下攪拌反應(yīng)3～18h，直接在鎳基體上合成得到再生的鈷酸鋰電極材料，即一種再生鋰離子電池正極材料。所述方法實現(xiàn)了廢舊鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的回收與再生，能耗低，制備工藝簡單，處理周期短，效果明顯，不會對環(huán)境造成二次污染。
文檔編號C22B7/00GK102382987SQ20111033007
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者劉劍銳, 吳鋒, 張笑笑, 李麗, 謝嫚, 趙桃林, 陳人杰 申請人:北京理工大學