[发明专利]一种废旧三元锂电池正极材料的回收方法

说明书

本发明提供一种废旧三元锂电池正极材料的回收方法，所述方法包括：将三元锂电池正极材料和还原剂进行焙烧；将焙烧后的产物进行水浸处理，同时通入CO₂，经固液分离得富含碳酸氢锂的溶液。该方法通过控制焙烧过程，将三元锂电池正极材料中的锂预先转型为碳酸锂，通过后续分离过程可实现锂元素选择性优先提取，简化生产工艺，降低回收成本。

技术领域

本发明涉及锂离子电池处理技术领域，尤其涉及一种废旧三元锂电池正极材料的回收方法。

背景技术

三元锂电池性能优异，其安全稳定，能量密度比较高，支持高倍率放电，生产成本适中，具有非常广泛的应用场景，目前三元锂电池主要应用于动力锂电池领域。三元锂电池的正极材料为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，有价金属离子种类丰富,含量高,如果不对其进行处理或者处理不当,不仅会导致有价金属的流失，还会对水源、土壤及人体健康造成严重污染和巨大危害。

目前废旧三元锂电池的回收方法主要分为火法回收和湿法回收两大类。其中，火法处理工艺中锰进入渣相、锂主要富集到炉渣和烟尘两相，并以铝硅酸盐形式存在，锰和锂资源难以有效回收。湿法回收技术主要包括预处理、湿法浸出、净化分离和材料产品再生制备等步骤，常规湿法处理工艺存在步骤多、流程长、渣量大、石墨废渣处置难等问题。

现有技术公开了一种镍钴锰酸锂电池正极材料的回收方法，该方法通过还原酸浸将正极材料中的镍、钴、锰和锂浸出，除杂后通过调控pH的方式沉淀镍钴锰，得到其氢氧化物盐；沉淀后液通过磷酸根沉淀锂，沉淀后液返回浸出工序。该方法将正极材料中的镍、钴、锰和锂共同浸出，导致溶液分离困难、流程长、成本高，并且锂资源没有得到最有效的回收利用，产品附加值低、经济性差。

因此，废旧三元锂电池的回收方法仍有待研究。

发明内容

为此，本发明提供一种废旧三元锂电池正极材料的回收方法。该方法通过控制焙烧过程，将三元锂电池正极材料中的锂预先转型为碳酸锂，通过后续分离过程可实现锂元素选择性优先提取，简化生产工艺，降低回收成本。

本发明提供如下技术方案：

一种废旧三元锂电池正极材料的回收方法，所述方法包括：将三元锂电池正极材料和还原剂进行焙烧；将焙烧后的产物进行水浸处理，同时通入CO₂，经固液分离得富含碳酸氢锂的溶液。

本发明通过直接还原过程，进行物相预调控，将三元锂电池正极材料中的锂转化为碳酸锂，同时镍钴锰分别还原成氧化物，放大锂与镍钴锰组分间的差异，通过后续分离过程可实现锂与镍钴锰的分离，简化工艺流程。

进一步地，所述还原剂包括三元锂电池负极材料和/或碳。作为优选，所述还原剂为三元锂电池负极材料。本发明使用的三元锂电池正极材料和负极材料是废旧三元锂电池经放电、拆解所得的未经分离的混合料，在焙烧过程中，负极材料充当还原剂使用，同时混合料中含有的少量导电剂和粘结剂通过高温焙烧去除，可简化三元锂电池正极材料的预处理流程，降低成本。

进一步地，基于所述三元锂电池正极材料和还原剂的总质量，所述还原剂的含量为10-40质量％。

进一步地，所述焙烧的温度为400-650℃，时间为1-3h；和/或，所述焙烧在CO₂的保护气氛下进行。

进一步地，在所述水浸处理中，料液比为1:5-10，温度为20-75℃，时间为1-5h，和/或，所述CO₂的通入速度为0.5-2L/min。

作为示例，当三元锂电池正极材料为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂时，本发明的焙烧及水浸过程发生以下反应：