[发明专利]一种从锂电池正极材料中回收钴的方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧动力电池回收技术领域，更具体地，涉及一种从锂电池正极材料中回收钴的方法。

背景技术

锂电池具有能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长和无记忆等特点，在手机、笔记本电脑和相机等便携式电子设备以及汽车、航天和医疗等设备中均有广泛的应用。锂电池经过几百次的充放电，电极材料会发生膨胀、收缩，活性物质的性能也将发生变化，这就导致电池容量的下降，甚至电池报废。

随着锂电池应用越来越广泛，产生了越来越多的报废锂电池，虽然相对于一次电池，锂离子电池对环境的影响相对较小，但是锂电池的正负极材料、电解液等物质对环境和人类健康还是有很大危害。目前商业化的锂电池正极材料为钴酸锂，钴作为伴生矿金属，正面临着资源短缺的困境，废锂电池是一种含钴量较高的工业垃圾品。因此，回收锂电池中的钴，对减少废旧锂电池对环境造成的污染、缓解钴资源匮乏具有重要意义。

现有的从锂电池中回收钴的方法包括：（1）将电池进行简单拆分处理后直接煅烧；（2）使用强酸强碱对电极材料进行处理。前者能耗高，在焚烧过程中产生二噁英、粉尘和重金属污染，对焚烧设备要求也高；后者产生的强酸强碱废液对设备的要求高，废液不容易处理，容易产生二次污染，不适用于工业化回收。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种从锂电池正极材料中回收钴的方法，该方法容易操作，设备简单，回收率高，废液容易处理，能有效降低废旧锂电池给环境带来的污染。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种从锂电池正极材料中回收钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：去除所述正极材料上的铝箔，得到含有钴酸锂的黑色固体物质，将该黑色固体物质焙烧，得到钴酸锂粉末；（2）称取步骤（1）中制备的钴酸锂粉末按固液比20～30:1g/L加入119～240g/L的柠檬酸，按摩尔比2:1～1.05加入质量分数为30%的双氧水，在80～90℃下搅拌浸出5～7h，过滤得到含钴的滤液；（3）向步骤（2）中制得的滤液中加入草酸铵溶液，得到草酸钴沉淀；（4）将步骤（3）中制得的草酸钴沉淀干燥后，按钴与锂的摩尔比1:1～1.05加入碳酸锂粉末，研磨均匀后，在800～850℃下焙烧6～8h，得到可直接作为电极材料使用的钴酸锂粉末。

优选地，所述步骤（1）中，所述预处理包括以下步骤：（1-1）将废旧锂电池放电，进行物理拆卸得到铝箔上负载有钴酸锂的正极材料；（1-2）取步骤（1-1）中铝箔上负载有钴酸锂的正极材料按固液比1:10～20g/ml加入二甲基乙酰胺，在30～60℃下浸泡5～15min，过滤，去除铝箔得到含有钴酸锂的黑色固体物质；（1-3）将步骤（1-2）中含有钴酸锂的黑色固体物质在600～700℃下焙烧1～2h，研磨得到较纯净的钴酸锂粉末。

优选地，所述步骤（1-2）中，按固液比1:12～20g/ml加入二甲基乙酰胺。

优选地，所述步骤（2）中，按固液比25～30:1g/L加入175～240g/L的柠檬酸。

按照本发明的另一方面，提供了一种用上述从锂电池正极材料中回收钴的方法得到的钴酸锂粉末。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）预处理过程中，用二甲基乙酰胺分离含钴酸锂的黑色固体物质和铝箔，能直接回收铝箔，且钴酸锂的回收率高，得到的钴酸锂粉末杂质含量低，为后续回收工艺提供方便。

（2）用天然有机酸代替强酸强碱等化学试剂，能有效避免废液处理过程中对环境造成的二次污染。

（3）金属钴的回收率达98.1%，最后得到的钴酸锂的纯度为98%。回收效率高，纯度高，提高了电池回收的经济效益。

（4）回收得到的钴酸锂粉末为片状堆积的六方相层状结构，颗粒细小、均匀，可直接作为电极材料使用。

（5）容易操作，设备简单。

附图说明

图1是本发明的从锂电池正极材料中回收钴的方法流程图；

图2是本发明实施例1中将正极材料进行预处理得到的钴酸锂粉末的XRD图谱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明的从锂电池正极材料中回收钴的方法包括以下步骤：