[发明专利]从含钴酸锂物料中直接再生钴酸锂的方法

说明书

本发明涉及一种从含钴酸锂物料中直接再生钴酸锂的方法，该方法包括如下步骤：将含钴酸锂物料以粉状、片状或颗粒状加入到装有电解液的电化学反应器的阳极室，之后，接通电源，进行电解；待电解反应完成后，收集阴极室中沉积的固体，经洗涤、干燥，即得到再生的钴酸锂。本发明利用电化学方法一步实现了含钴酸锂物料中钴酸锂的再生与分离，且所用试剂环境友好、无二次污染，对环境保护和资源可持续利用意义显著。

技术领域

本发明涉及从含钴酸锂物料中直接再生钴酸锂的方法，尤其涉及利用电化学方法从含钴酸锂物料中直接再生钴酸锂的方法，属于材料制备、资源循环、污染控制、节能减排领域。

背景技术

钴酸锂，是高技术新材料产业的重要功能材料，主要用作锂离子电池的正极材料，如手机、笔记本电脑等便携式电子产品的电池及新能源动力电池。电子工业及新能源汽车产业的快速发展，导致锂、钴的消耗不断增加，锂、钴资源不足的问题日益凸显，钴酸锂的价格大幅上涨至每吨40余万元（2018年）。此外，工业上制造钴酸锂需消耗大量的能源及化学试剂，导致一系列的生态环境问题。

另一方面，大量的使用必然带来大量的废弃，我国每年随便携式电子产品废弃大量钴酸锂电池，其钴酸锂含量约为25%。如果能将废钴酸锂电池中的钴酸锂直接回收、分离出来，不仅会产生巨大的经济效益，还能实现废钴酸锂电池的资源循环利用。

目前，对废钴酸锂电池正极材料的资源化技术主要有湿法冶金、火法冶金和生物法。利用电化学方法处理废锂电池正极材料的研究不多，且几乎全部针对于酸性体系的锂、钴电化学溶出，或从钴的浸出液中电化学沉积金属钴。以上这些技术虽然能够实现锂、钴的提取与分离，但仍面临着诸多问题，如流程长、成本高、环境风险高；并且，锂、钴需分步单独提取，增加了后期再制备钴酸锂的工序及由此带来的经济、环境成本。如何以短流程、低成本的方式实现废钴酸锂电池正极材料中钴酸锂的高效再生、分离，成为了目前影响着钴酸锂电池资源化进程中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之上述不足，提供一种从含钴酸锂物料中直接再生钴酸锂的方法。该工艺技术利用电化学方法对含钴酸锂物料中的钴酸锂进行一步再生分离。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种从含钴酸锂物料中直接再生钴酸锂的方法，包括如下步骤：

步骤1、将含钴酸锂物料加入到装有电解液的电化学反应器的阳极室，接通电源，进行电解；

步骤2、电解反应完成后，收集阴极室中沉积的固体，经洗涤、干燥，即得到再生的钴酸锂。

本发明的特点还在于，步骤1中的电化学反应器以石墨为阳极材料、或以铂为阳极的镀层材料，以铂为阴极的镀层材料；

本发明的特点还在于，步骤1中的电解的电流密度为0.02~1 A/cm²；

本发明的特点还在于，步骤1中的电解液的成分组成包括如下（1）或（2）两种情况：（1）如下①；或（2）如下①和②；

①至少包括亚硫酸铵0.5~10 mol/L、碳酸氢铵1~2.78 mol/L、碳酸铵0.5~2.6mol/L中的任意一种或其任意组合；

②至少包括任意浓度的氟化钠、氟化钾中的任意一种或其任意组合。

本发明的有益效果：

1）通过电化学反应体系的控制，在一个反应器中一步实现了含钴酸锂物料中钴酸锂的阳极溶出与阴极沉积，解决了现有相关技术流程复杂、环境风险高的问题；

2）充分利用氨性溶液来消除含钴酸锂物料中Al、Cu等杂质金属对锂、钴提取及钴酸锂产品制备的影响，实现锂、钴选择性提取的目的；

3）整个工艺所用化学试剂种类少、用量小、环境风险低，并在温和条件下，实现了钴酸锂的制备。