[发明专利]一种回收废旧三元镍钴锰锂离子电池正极材料的方法

说明书

本申请公开了一种回收废旧三元镍钴锰锂离子电池正极材料的方法，包括：将氯化胆碱与氢键供体混合制成低共熔溶剂；将三元镍钴锰锂离子电池的正极材料加入低共熔溶剂中反应，反应结束后过滤得到反应滤液；向反应滤液加入碱溶液以回收镍钴锰三元前驱体。本实施例回收镍钴锰三元前驱体后，反应滤液中的低共熔溶剂能够循环利用，能够降低废旧电池的回收成本，具有绿色环保的优点；且取代了传统的火法和湿法回收废旧锂电池，能够降低能耗，避免使用无机强酸带来的危险。

技术领域

本发明涉及电池回收技术领域，具体涉及一种回收废旧三元镍钴锰锂离子电池正极材料的方法。

背景技术

由于具有质量轻、高能量密度等特点，锂离子电池已经广泛应用在汽车领域和数码消费电器中。锂离子电池的退役周期是4-8年，大规模锂电池退役必将带来巨大的环境问题和经济性危机。锂电池中的有价金属元素具有巨大的社会经济价值，废旧锂电池正极中镍、钴、锰和锰的含量分别达到4.01％、15.86％、10.5％和14.85％，这远远高于开采矿石中有价金属的含量。而且，中国的镍资源和钴资源对外依赖超过85％和95％，因此，建立有效的锂离子电池回收策略可以减小废旧电池的环境影响和降低电池供应链对原材料的依赖，同时最大限度地减少废旧电池对人类健康和自然环境的影响。然而，现有的废旧锂离子电池回收技术仍存在许多未解决的经济和环境问题，限制了其商业化应用。

目前，工业上通常使用火法冶金、湿法冶金或两者的联用来回收废电池中的有价金属元素(如钴、锂、镍、铜和锰)。在火法冶金为主的工艺中，由于操作温度高(T1400℃)，不可避免地存在一些缺点，如能源成本高、有害废气排放及金属回收(铝和锂)不够全面等问题。虽然湿法冶金为主的工艺中在能源成本、金属的纯度和回收率方面占有优势，但湿法冶金工艺存在有害化学物质(腐蚀性酸/碱性溶液)的高消耗、反应时间长、昂贵的萃取剂、产生二次废酸和高浓度盐溶液等问题。

因此，如何解决现有回收废旧电池工艺温度较高、工艺时间长的问题是电池回收的难点。

发明内容

本申请的目的是提供一种回收废旧三元镍钴锰锂离子电池正极材料的方法，以解决现有回收废旧电池工艺温度较高、工艺时间长的问题。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种回收废旧三元镍钴锰锂离子电池正极材料的方法，包括：

将氯化胆碱与氢键供体混合制成低共熔溶剂；

将三元镍钴锰锂离子电池的正极材料加入低共熔溶剂中反应，反应结束后过滤得到反应滤液；

向反应滤液逐滴加入碱溶液以回收镍钴锰三元前驱体。

本申请的一种实现方式中，氢键供体选自于对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、甲磺酸、氨基磺酸中的至少一种。

本申请的一种实现方式中，氯化胆碱与氢键供体的摩尔比为3:1～1:3，优选为3:1～1:1；

本申请的一种实现方式中，将氯化胆碱与氢键供体的混合制成低共熔溶剂具体为：

将氯化胆碱与氢键供体在60～80℃下混合搅拌0.5～2h至固体完全溶解，以得到低共熔溶剂。

本申请的一种实现方式中，低共熔溶剂与正极材料固液比为10～200；

优选地，低共熔溶剂与正极材料固液比为10～80。

本申请的一种实现方式中，低共熔溶剂和反应后经过滤得到反应滤液，用ICP测反应滤液正极材料的反应温度为：60～180℃；反应时间为：30～120min。

本申请的一种实现方式中，向反应滤液加入碱溶液以回收镍钴锰三元前驱体具体包括：

向反应滤液逐滴加入碱溶液对金属镍、钴、锰进行沉淀，对反应滤液进行过滤得到沉淀物；