[发明专利]一种废旧钴酸锂电池的回收产物及回收方法

说明书

本发明公开了一种废旧钴酸锂电池的回收产物，主要由质量含量为98.1wt％～99.0wt％的Co3O4和1.0wt％～1.8wt％的LiXCo_yO2组成，其中，0.8≤x≤1.0，0.7≤y≤1.0。本发明还公开了一种废旧钴酸锂电池的回收方法：对废旧钴酸锂电池进行预处理，得正极粉料；采用酸浸剂对正极粉料进行溶解浸出，当Co的浸出率达到10～40％且Li的浸出率达到88～99％时停止浸出，过滤，得到滤饼和滤液；将滤饼干燥、煅烧，得到回收产物。本发明的回收方法通过对Co和Li的浸出率进行监控，当钴锂浸出率达到目标范围时，立即结束浸出步骤，并一步烧结得到陶瓷级四氧化三钴回收产物。

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收技术领域，尤其涉及一种从废旧钴酸锂电池中回收陶瓷级四氧化三钴的方法以及获得的回收产物。

背景技术

自20世纪末钴酸锂电池成功商业化以来，其具有能量密度大、工作电压高、无记忆效应、充放电效率高以及工作寿命长等优势，现已逐步取代传统二次电池，作为3C消费级电池广泛用于移动电子产品。而锂离子电池经过多次充放电循环后，活性材料由于结构改变而失活报废，因而，废旧钴酸锂电池数量逐年递增且报废量巨大，2019年锂离子电池退役量为12.34GWh，预计到2025年将实现125.6GWh的退役量。

废弃钴酸锂电池会污染环境和危害生态系统，同时电极材料含有大量钴、锂等有价金属，科学又经济地将其回收可以实现矿产资源的重新利用。目前钴酸锂的回收方法，一般是先对钴酸锂电池进行预处理，然后用酸将钴和锂浸出，将钴、锂的浸出率控制在97％以上，再通过钴离子萃取剂或者氢氧化钠将钴离子分离出来，最后将其烧结成四氧化三钴，从而重新作为生产钴酸锂正极材料的原材料。但是该回收方法在大规模生产中效率不高，成本上也没有优势，为了追求较高的金属浸出率，不仅需要加入双氧水还原，而且还需要较长的浸出时间，同时为了将钴从浸出溶液中分离出来，无论采用萃取还是加入碱反应都将大量增加回收成本。因此，若能大幅度降低回收成本，并使回收产物具有直接应用的价值，成为当今钴酸锂废旧电池回收领域中亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种废旧钴酸锂电池的回收产物及回收方法，可高效、大规模的回收废旧钴酸锂电池，显著提高了回收废旧钴酸锂电池的经济效益。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种废旧钴酸锂电池的回收产物，所述回收产物主要由质量含量为98.1wt％～99.0wt％的Co₃O₄和1.0wt％～1.8wt％的Li_XCo_yO₂组成，其中，0.8≤x≤1.0，0.7≤y≤1.0。

上述的回收产物，优选的，所述回收产物的中值粒径D50为2-18μm，比表面积为9-18m²/g。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种废旧钴酸锂电池的回收方法，包括以下步骤：

(1)对废旧钴酸锂电池进行预处理，得到正极粉料；

(2)采用酸浸剂对步骤(1)得到的正极粉料进行溶解浸出，当Co的浸出率达到10～40％且Li的浸出率达到88～99％时停止浸出，过滤得到滤饼和滤液；

(3)将步骤(2)所得的滤饼干燥、煅烧，得到陶瓷级四氧化三钴回收产物。

本发明的申请人经过深入研究发现，Co和Li的浸出率均随浸出时间的增加而提高，且前期Li的浸出速度是明显快于Co的。因此，本发明在浸出过程中监测Li和Co的浸出率的变化，采用间隔取样的方式对浸出液中的Li和Co浓度进行检测并计算两者的浸出率，优选为每隔5～10min取样并进行ICP测试，亦可根据生产规模的实际需要对取样检测的间隔时间作适应性调整。当钴和锂的浸出率均达到目标范围后，立即停止浸出并进行下一步。