[发明专利]废旧锂离子电池正极材料钴酸锂活化工艺

说明书

【技术领域】

本发明涉及手机电池拆解与回收处理领域，特别是一种废旧锂离子电池正极材料钴酸锂活化工艺。

【背景技术】

现今的社会生活中，随着通讯科学技术的进步和发展，使用手机已经成为人们工作、生活中必不可少的工具。而手机所使用的电源消耗巨大，对废电池的处理已成为环保的重要课题。其中废旧锂离子电池正极材料的再生利用方法的研究已经成为热点之一，但大部分方法都是最终以钴单质或化合物形式将其中的钴回收。作为锂离子电池正极材料的原料，比如有人采用溶剂萃取法、硫酸浸出-电积工艺、碱浸-酸溶-沉钴等方法，但这类工艺方法多存在操作复杂，工艺流程长等缺点。同时，上述方法所获得的锂离子电池正极材料的原料多以钴单质或化合物形式存在，还需进一步再生产才能制备成钴酸锂正极材料。

【发明内容】

本发明的目的旨在为克服现有技术的不足，而提供一种废旧锂离子电池正极材料钴酸锂活化工艺，该工艺可以使废旧锂离子电池正极材料钴酸锂活化，重新获得良好层状结构，再次具有充放电性能。

为实现上述发明目的，本发明公开了一种废旧锂离子电池正极材料钴酸锂活化工艺，其特征在于所述活化步骤包括：

(1)将废旧锂离子电池正极材料在380℃～500℃温度下，保温1～3小时，去除粘结剂PVDF，钴酸锂从铝箔上完全脱落下来；

(2)将脱落下来的钴酸锂正极材料在500℃～700℃温度下，保温3～6小时，其中所含碳粉被空气氧化生成CO₂，从而被去除；

(3)将除去碳粉后的钴酸锂在800℃的高温下烧解2小时，使失效钴酸锂产生结晶反应，重新具备层状结构完成活化。

本发明的有益效果是：本活化工艺直接对废旧锂离子电池正极材料进行活化处理，直接简单，省去了其它工艺中回收和再生产的大量工艺步骤，得到的是活性正极材料钴酸锂，且钴酸锂的层状结构更加完好，结晶性提高，可以有效地使锂离子在其结构中嵌入和脱出。

【附图说明】

图1失效LiCoO₂的XRD图谱；

图2经烧结活化后LiCoO₂的XRD图。

【具体实施方式】

本发明工艺方法直接对废旧锂离子电池正极材料进行活化处理，工艺流程是：废旧锂电池正极材料→除PVDF→除碳→活化结晶。

具体工艺步骤如下：

活化步骤一：将废旧锂离子电池正极材料在电炉中380℃～500℃保温1～3小时，粘结剂PVDF(聚偏氟乙烯)发生分解，从而被去除，钴酸锂会从铝箔上完全脱落下来；

活化步骤二：将除去PVDF后的脱落下来的钴酸锂正极材料在电炉中于500℃～700℃间保温3～6小时，其中所含的碳粉在该温度范围内被空气中氧气氧化，生成CO₂，从而被去除；

活化步骤三：将除去碳粉后的钴酸锂在800℃的高温下烧结1～2小时。使失效钴酸锂产生结晶反应，重新具备良好层状结构达到活化的目的。

实施例1：将废旧锂离子电池正极材料放入电炉，从室温升温至400℃，并保温1h，最终钴酸锂从铝箔上脱落，完成分离。于500℃下保温6h，碳粉被完全去除，最后在800℃下烧结2h，获得的钴酸锂材料的XRD图谱与钴酸锂标准衍射图谱基本一致，说明其恢复了层状结构，再次具有了嵌锂能力。

实施例2：将废旧锂离子电池正极材料放入电炉，从室温升温至450℃，并保温2h，结果钴酸锂可以完全从铝箔上脱落下来，实现完全分离。在600下保温5h，碳粉被完全去除掉，最后在800℃下烧结2h，获得的钴酸锂材料的XRD图谱与钴酸锂标准衍射图谱基本一致，说明其恢复了层状结构，再次具有了嵌锂能力。

为验证本发明，对失效正极材料钴酸锂和本工艺活化后的正极材料钴酸锂分别进行了X射线衍射分析：

经活化后可以明显观察到层状结构LiCoO₂的几大特征峰，如(003)，(101)，(104)，(006)，(015)，(107)和(018)等。并且衍射峰比活化前尖锐得多，符合标准钴酸锂衍射图谱，这说明本活化工艺使失效钴酸锂结构发生变化，离子排列有序，恢复了良好的层状结构，又可以使锂离子在整个晶体中的有效嵌入和脱出，实现锂离子电池的充放电。