[发明专利]一种退役锂离子电池正极材料的回收处理方法

说明书

本发明提供了一种退役锂离子电池正极材料的回收处理方法。与现有技术相比，本发明引入CO₂作为浸出剂和沉淀剂，可循环利用，无需加入额外的沉淀剂，可减少酸碱试剂的消耗且不引入阴阳离子杂质，从而提高锂产品纯度；并且本发明先提取锂元素可实现一步分离锂元素与和铁磷元素，达到选择性提锂的目的；同时仅需要浸出和热分解过程，流程短，工艺简单，无需在微波加热等苛刻条件下进行，整个浸出过程可以在弱碱性环境中进行，腐蚀少，对生产设备材质要求低，适合规模化生产且成本较低。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种退役锂离子电池正极材料的回收处理方法。

背景技术

锂离子动力电池凭借其良好的安全性能、较好的能量密度(580Wh/kg)，无记忆效应、较高的理论比容量(170mAh/g)以及较好的循环稳定性被公认为能在新能源汽车电池领域占有很大的应用市场。近些年，锂离子动力电池被大规模的应用于大型储能设备以及各种电动汽车领域，但经过最近几十年大规模锂离子动力电池的产出，由于其使用寿命的结束，一大批锂离子动力电池将达到退役期。锂离子动力中的贵重金属的二次回收也可缓解对于电动汽车的需求不断增长所带来的锂资源短缺的问题。因此有必要开发一种高效、经济有效的回收退役锂离子电池正极材料中贵重金属的途径，即可解决锂离子动力报废带来的环境问题，也可缓解锂资源枯竭问题。

国内外对于退役锂离子电池的处理和回收提出了很多方法，基本上都是先进行预处理，然后用火法冶金或者湿法冶金方法回收有价金属。其中，退役锂离子电池传统方法的采用硫酸浸出锂离子电池正极材料中的锂铁磷元素，浸出率可达到97％以上，但这样不仅会造成大量的酸性试剂消耗，而且锂铁磷元素未进行分离。后续有报道中提出在硫酸浸出的过程中添加如氧化剂例如双氧水等，目的是为了在浸出过程中将锂元素和铁磷元素分离开来，在pH大于2时，磷酸铁会以固体的形式存在，而锂元素会进入到溶液中实现锂的选择性分离，同时相对应的减少了酸性试剂的消耗。此外，也有报道中采用酸性氧化剂来实现磷酸铁锂的选择性回收，例如在浸出过程中磷酸铁锂正极材料与过硫酸钠反应锂元素进入到溶液中，而铁磷元素以磷酸铁的形式沉淀，在此过程中没有引入酸，而且同时实现了磷酸铁锂的选择性分离。但是这些方法均没有彻底解决大量酸碱消耗的问题，而且回收工艺繁琐。此外，还存在以下问题如对于废液中的无机盐无法有效回收，以及酸性试剂的引入会腐蚀实验装置，对设备材质要求高等。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种退役锂离子电池正极材料的回收处理方法，该回收处理方法减少酸碱试剂的消耗且不引入阴阳离子杂质，流程较短，工艺简单，锂回收效率高。

本发明提供了一种退役锂离子电池正极材料的回收处理方法，包括：

将退役锂离子电池正极材料与双氧水混合，通入二氧化碳进行反应，得到固体残渣与含锂溶液；

或者将退役锂离子电池正极材料在水溶液中通入臭氧与二氧化碳进行反应，得到固体残渣与含锂溶液；所述水溶液为水或双氧水。

优选的，还包括：

将含锂溶液进行加热分解，得到碳酸锂。

优选的，所述加热分解的温度为40℃～90℃。

优选的，所述双氧水的质量浓度为1％～30％。

优选的，所述双氧水的质量浓度为10％～30％。

优选的，所述退役锂离子电池正极材料与双氧水的质量体积比为1g：20～90mL；所述退役锂离子电池正极材料与水溶液的质量体积比为1g：10～70mL。

优选的，所述臭氧通入的速率为0.1-3L/min；所述二氧化碳通入的速率为0.1-3L/min。

优选的，所述反应的温度为0℃～100℃；所述反应的时间为1～5h。