CN101555030A - 一种废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生的方法，属于锂离子电池材料制备和废旧资源循环再生利用领域。其技术方案的要点是：把回收的废旧电池进行分选，经过剥离去壳后和锂离子电池生产过程中产生的阴极废料(进行分选后)直接将其破碎、研磨，在不同的条件下进行除铝、酸浸、萃铜以及化学除杂等几种程序，分别生成氢氧化铝、炭黑、石墨、硫酸铜等副产品材料，经过上述程序后再往其中加一定浓度比例的沉淀剂即进行液相沉淀，加上锂源，二者在高温的环境下即可生成阴极材料。该技术方案成功实现了废旧锂离子电池阴极材料的有价成分回收和阴极材料再生。

Description

一种废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生的方法

技术领域：

一种废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生的方法，属于锂离子电池材料制备和废旧资源循环再生利用领域。

背景技术：

锂离子电池自现实商业化以来，由于其能量密度高、重量轻、寿命长且无记忆性被广泛应用。随着手机、笔记本电脑、数码相机、MP4&5、掌上电脑、蓝牙耳机的通信工具和数码电子产品的普及，我国已成为全球最大的锂离子电池生产国和消费国。至2008年，全球锂离子电池的年需求量约为27亿只，其中近45％是在中国地区生产，近30％在中国消费。锂离子电池生产企业在生产过程中，会产生不少含镍、钴、锰总量高达48～55％的阴极废料和阴极废片，还会产生含镍、钴、锰总量约20％，铜约12％、铝4.7％和锂2％的废品电池；此外，消费者在使用锂离子电池中会产生大量的旧电池。如能回收废旧锂离子电池中的有价元素和再生其关键材料，将产生巨大的经济效益。同时，废旧电池的回收利用可减少其有害物质(如电解液、溶剂、粘结剂等)对环境的污染。

目前，国内废旧电池的回收处理技术研究尚属于起步阶段，且针对的电池材料体系单一，工艺单一，适应性窄，仅回收钴这种高价金属化合物，未解决其他含量低或价廉金属的流失以及可能对环境的污染。一种废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生的方法提供了一种适应性广，回收多种金属元素，再生高性能阴极材料的方法，适用于锂离子阴极材料的废料、废极片、废旧电池，适用于含钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锂中的一种或两种以上的混合物的各种材料体系。该方法具有适应性广、回收率高、再生产品性能好及附加值高等特点，还可以减少废旧电池的环境污染、避免镍钴等战略金属的流失、降低电池生产厂家成本。

发明内容：

本发明旨在提供一种回收各种锂离子电池阴极废料、阴极废片及废旧电池有价成分，并最终再生锂离子电池阴极材料的方法。为达到此发明目的，采用了如下技术方案。

本发明所述锂离子电池废料、阴极废片及废旧锂离子电池中的阴极材料可以是钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂中的一种或两种以上的混合物。

锂离子电池生产过程中产生的阴极废料，本发明通过采用干燥、破碎、热处理、筛分等步骤后，实现直接回收和再生使用。锂离子电池阴极废料的干燥温度为80℃～150℃，破碎后的粒度小于100μm，热处理温度为150℃～500℃，筛分后的再生回收料的粒度控制在D90≤35μm范围内。热处理过程，对于含有磷酸铁锂的单种阴极材料或与其他阴极材料混合的材料的热处理气氛为惰性或还原性气氛，其他阴极材料体系的热处理气氛为空气或氧化性气氛。

锂离子电池阴极极片和废旧电池的处理工艺流如附图1所示。

锂离子电池生产过程中产生的阴极废片，本发明按照材料进行分类，分为纯钴酸锂阴极废片、含镍、钴和锰三者中两者以上的多元阴极废片、纯锰酸锂阴极废片及纯磷酸铁锂废片。

锂离子废旧电池，首先对回收的废旧锂离子电池按材料进行分选，分为纯钴酸锂阴极废旧电池、含镍、钴、锰三者中两者以上的多元阴极废旧电池、纯锰酸锂阴极废旧电池、纯磷酸铁锂阴极废旧电池。再经过切割剥离回收铝制和铁质壳体，卷芯经在300～600℃的空气气氛炉中燃烧，得到含不同阴极材料的废干电芯。

本发明中，对于纯钴酸锂阴极废片和废旧干电芯，首先破碎、研磨；然后使用使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合物的水溶液，在40～90℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝，滤渣进入下一步，滤液生产氢氧化铝副产品；使用硫酸、盐酸中的一种或两种混合溶液，在40～90℃温度下对滤渣进行溶解浸出，废渣用于回收炭黑副产品；先使用黄钠铁矾法除铁，再使用含902、M5640及Lix系列铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物，萃取除铜，萃余液用P204萃杂进一步提纯得到高纯金属液，萃取液经反萃后生产硫酸铜副产品；调整金属液浓度至沉淀要求浓度，使用一定浓度的碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种以上的混合物溶液，或者，一定浓度的氢氧化钠、氨水中的一种或两种混合溶液，又或者，一定浓度的草酸钠、草酸、草酸氨、草酸氢氨中的一种或两种以上的混合物溶液作为沉淀剂，反应完毕后，沉淀经干燥后进入下一步，滤液用于浓缩制备锂盐副产品；将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于空气或氧化气氛炉中，先在300～600℃恒温3～8h，再升温至700～1000℃，恒温5～20h，可再生钴酸锂阴极材料；或先在300～600℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在700～1000℃温度的空气或氧化气氛中恒温5～20h，亦可再生钴酸锂阴极材料。

本发明中，对于含镍、钴、锰三者中两者以上的多元阴极废片和废干电芯，首先破碎、研磨；然后使用使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合物的水溶液，在40～90℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝，滤渣进入下一步，滤液生产氢氧化铝副产品；使用硫酸、盐酸中的一种或两种混合溶液，在40～90℃温度下对滤渣进行溶解浸出，废渣用于回收炭黑副产品；先使用黄钠铁矾法除铁，再使用含902、M5640及Lix系列铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物，萃取除铜，萃余液使用化学沉淀法除杂提纯得到高纯过渡金属混合液，萃取液经反萃后生产硫酸铜副产品；调整金属混合液中镍、钴、锰浓度至沉淀要求浓度，使用一定浓度的碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种以上的混合物溶液，或者，一定浓度的氢氧化钠、氨水中的一种或两种混合溶液，又或者，一定浓度的草酸钠、草酸、草酸氨、草酸氢氨中的一种或两种以上的混合物溶液作为沉淀剂，反应完毕后，沉淀经干燥后进入下一步，滤液用于浓缩制备锂盐副产品；将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于空气或氧化气氛炉中，先在300～600℃恒温3～8h，再升温至700～1000℃，恒温5～20h，可再生LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂阴极材料；或先在300～600℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在700～1000℃温度的空气或氧化气氛中恒温5～20h，亦可再生LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂阴极材料。

本发明中，对于纯锰酸锂阴极废片和废旧干电芯，首先破碎、研磨；然后使用使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合物的水溶液，在40～90℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝，滤渣进入下一步，滤液生产氢氧化铝副产品；使用硫酸、盐酸中的一种或两种混合溶液，在40～90℃温度下对滤渣进行溶解浸出，废渣用于回收炭黑副产品；先使用黄钠铁矾法除铁，再使用含902、M5640及Lix系列铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物，萃取除铜，萃余液使用化学沉淀法除杂提纯得到符合要求的锰金属液，萃取液经反萃后生产硫酸铜副产品；调整金属中锰浓度至沉淀要求浓度，使用一定浓度的碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种以上的混合物溶液，或者，一定浓度的氢氧化钠、氨水中的一种或两种混合溶液，又或者，一定浓度的草酸钠、草酸、草酸氨、草酸氢氨中的一种或两种以上的混合物溶液作为沉淀剂，反应完毕后，沉淀经干燥后进入下一步，滤液用于浓缩制备锂盐副产品；将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于空气或氧化气氛炉中，先在300～600℃恒温3～8h，再升温至700～1000℃，恒温5～20h，可再生锰酸锂阴极材料；或先在300～600℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在700～1000℃温度的空气或氧化气氛中恒温5～20h，亦可再生锰酸锂阴极材料。

本发明中，对于纯磷酸铁锂阴极废片和废旧干电芯，首先破碎、研磨；然后使用使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合物的水溶液，在40～90℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝，滤渣进入下一步，滤液生产氢氧化铝副产品；使用硫酸、盐酸中的一种或两种混合溶液，水合肼为还原剂，在40～90℃温度下对滤渣进行溶解浸出，废渣用于回收炭黑副产品；使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上的混合物溶液中和酸浸滤液，同时使用水合肼作为还原剂，深度除铝；使用硫酸或盐酸将滤液的pH调至1.5～2.5，再使用含902、M5640及Lix系列等中的一种或两种以上的混合物萃铜，萃余液经化学除杂得到符合要求的铁金属液，萃取相经反萃后生产硫酸铜副产品。将铁浓度调至沉淀需求浓度，使用一定浓度的碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种以上的混合物溶液，或者，一定浓度的氢氧化钠、氨水中的一种或两种混合溶液，又或者，一定浓度的草酸钠、草酸、草酸氨、草酸氢氨中的一种或两种以上的混合物溶液作为沉淀剂，反应完毕后，沉淀经干燥后进入下一步，滤液用于浓缩制备锂盐副产品；将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于还原气氛炉中，先在300～500℃恒温3～8h，再升温至550～750℃，恒温5～20h，再生磷酸铁锂阴极材料；或先在300～500℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在550～750℃温度的还原气氛中恒温5～20h，亦再生磷酸铁锂阴极材料。

本发明中所述的惰性气氛或还原性气氛可以为氮气、氩气、氦气、氢气、一氧化碳、氨气等中的一种或两种以上按任意比例混合的混合物；空气或氧化性气氛可以为氧气与氮气的任意比例混合物，也可以是纯氧气。

本发明采用上述技术方案后，成功实现废旧锂离子电池废旧阴极材料有价成分回收和阴极材料再生。使用本发明具有以下有益效果：1)适用性广：不仅适用于锂离子电池阴极废料、阴极废片和废旧电池，也适用于各种锂离子电池阴极材料体系，还适用于不同壳体材质或形状的废旧锂离子电池；2)回收价值高：主金属实现了阴极材料再生，具有高附加价值，同时形成了铜、铝、锂等化合物副产品；3)回收率高：过渡金属回收率超过95％，铜、铝、锂等金属回收率亦达到90％以上；4)节省资源：对镍、钴、锂等战略金属实现有效回收。

附图说明：

图1为锂离子电池阴极废片和废旧电池的阴极材料回收与再生工艺流程；

图2为阴极废料回收的钴酸锂阴极材料SEM；

图3为阴极废料回收的钴酸锂阴极材料的循环性能；

图4为阴极废料回收的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂阴极材料的SEM图；

图5为阴极废料回收的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂阴极材料的循环性能图；

图6为阴极废料回收的锰酸锂阴极材料的SEM图；

图7为阴极废料回收的锰酸锂阴极材料的循环性能图；

图8为阴极废料回收的磷酸铁锂阴极材料的SEM图；

图9为阴极废料回收的磷酸铁锂阴极材料的循环性能图；

图10为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的钴酸锂阴极材料的SEM图

图11为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的钴酸锂阴极材料的循环性能图；

图12为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂阴极材料的SEM图

图13为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂阴极材料的循环性能图；

图14为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的锰酸锂阴极材料的SEM图

图15为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的锰酸锂阴极材料的循环性能图；

图16为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的磷酸铁锂阴极材料的SEM图

图17为阴极废片和废旧电池经回收与再生得到的磷酸铁锂阴极材料的循环性能图；

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图，对本发明内容举例详细说明。但实施例只是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

实施例1：

将钴酸锂阴极废料在120℃干燥5h后，用破碎机将废料破碎至最大粒度小于100μm，粉料再在空气气氛炉中，用400℃恒温热处理5h，之后筛分控制粒度范围为：D10≥3μm，D90≤35μm，D50为8μm～20μm，完成钴酸锂阴极材料回收。图2为回收的钴酸锂阴极材料的SEM图。应用此回收料制成053450全电池，测得回收料的1C放电比容量为144mAh/g，较正常产品略低2mAh/g左右。回收料具有较好的循环性能，1C循环300次后容量保持率达82.5％左右。图3为回收的钴酸锂阴极材料的循环性能图。

实施例2：

实验条件与实施例1相同，只是将钴酸锂阴极废料，更换为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂阴极废料。图4为回收的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂阴极废料的SEM图。LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂回收料的1C放电比容量为143mAh/g，较正常产品略低1.5mAh/g左右。回收料具有良好的循环性能，1C循环300次后容量保持率达87％左右。图5为回收的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂阴极材料的循环性能图。

实施例3：

实验条件与实施例1相同，只是将钴酸锂阴极废料，更换为锰酸锂阴极废料。图6为回收的锰酸锂阴极废料的SEM图。锰酸锂回收料的1C放电比容量为105mAh/g，较正常产品略低3mAh/g左右。回收料具有合格的循环性能，1C循环300次后容量保持率达80％左右。图7为回收的锰酸锂阴极材料的循环性能图。

实施例4：

将磷酸铁锂阴极废料在90℃真空干燥8h后，用破碎机将废料破碎至最大粒度小于100μm，粉料再在氮气气氛炉中，用400℃恒温热处理5h，之后筛分控制粒度范围为：D10≥0.7μm，D90≤20μm，D50为3μm～8μm，完成磷酸铁锂阴极材料回收。图8为回收的磷酸铁锂阴极材料的SEM图。应用此回收料制成18650全电池，测得回收料的1C放电比容量为121mAh/g。图9为回收的磷酸铁锂阴极材料的循环性能图，具有优异的循环性能，1C循环500次后容量保持率达90％左右。

实施例5：

将纯钴酸锂阴极废片和废旧干电芯，首先破碎、研磨；使用3mol/L、理论用量2倍的氢氧化钠溶液，在80℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝；滤液生产氢氧化铝副产品，滤渣进入酸浸；使用4mol/L、理论用量1.1倍的硫酸，同时使用浓度为50％、理论用量1.6倍的双氧水作为还原剂，在60℃温度下对滤渣进行浸出，废渣用于回收炭黑副产品，滤液使用黄钠铁矾法除铁，再使用25％的902萃铜；萃取液经硫酸反萃后制备硫酸铜副产品，萃余液用20％的P204萃取剂萃取铝、铜、钙、锌等杂质，得到纯净的钴、锂金属液。将金属液中的钴元素调节到1.0mol/L后，使用1.0mol/L的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调节反应pH值稳定为8.0±0.1；反应5小时后过滤，滤液用于浓缩制备锂盐副产品，沉淀物在100℃干燥12h。沉淀物在500℃的空气气氛炉中恒温4h，得钴氧化物，与1.05倍理论用量的碳酸锂混合后，在850℃的空气气氛炉中恒温10h，成功再生钴酸锂阴极材料。整个过程钴的总回收率为96.4％，铜的回收率为93％。图10为再生钴酸锂阴极材料的SEM图。应用此再生阴极材料制成053450全电池，测得阴极材料的1C放电比容量为146.3mAh/g。图11为再生钴酸锂阴极材料的循环性能图，1C循环300次后容量保持率达87.4％左右。

实施例6：

将含镍、钴、锰三者中两者以上的阴极废片和废电芯，首先破碎、研磨；使用3mol/L、理论用量2倍的氢氧化钠溶液，在80℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝；滤液生产氢氧化铝副产品，滤渣进入酸浸；使用4mol/L、理论用量1.1倍的硫酸，同时使用浓度为50％、理论用量1.6倍的双氧水作为还原剂，在60℃温度下对滤渣进行浸出，废渣用于回收炭黑副产品，滤液使用黄钠铁矾法除铁，再使用25％的902萃铜，萃取液经硫酸反萃后制备硫酸铜副产品，萃余液用使用化学沉淀除杂后，得到杂质元素含量合格的镍、钴、锰、锂金属混合液。将金属液中镍、钴与锰的物质量比调至5∶2∶3，镍、钴、锰总浓度为2.0mol/L，使用2.0mol/L的氢氧化钠和1.0mol/L的碳酸钠混合溶液作为沉淀剂，调节反应pH值稳定为8.0±0.1；反应5小时后过滤，滤液用于浓缩制备锂盐副产品，沉淀物在100℃干燥12h；沉淀物在550℃的空气气氛炉中恒温5h，再与1.05倍理论用量的碳酸锂混合后，在900℃的空气气氛炉中恒温10h，成功再生LiNi_0.5C_0.2Mn_0.3O₂阴极材料。整个过程钴的总回收率为96.1％，镍的回收率为95.3％、锰的回收率为94.5％。图12为再生的LiNi_0.5C_0.2Mn_0.3O₂阴极材料的SEM图。应用此再生阴极材料制成053450全电池，测得阴极极材料的1C放电比容量为165.6mAh/g。图13为再生LiNi_0.5C_0.2Mn_0.3O₂阴极材料的循环性能图，1C循环300次后容量保持率达93.5％左右。

实施例7：

将纯锰酸锂阴极废片和废电芯，首先破碎、研磨；使用3mol/L、理论用量2倍的氢氧化钠溶液，在70℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝；滤液生产氢氧化铝副产品，滤渣进入酸浸；使用4mol/L、理论用量1.1倍的硫酸，同时使用浓度为50％、理论用量1.6倍的双氧水作为还原剂，在60℃温度下对滤渣进行浸出，废渣用于回收炭黑副产品，滤液使用黄钠铁矾法除铁，再使用25％的902萃铜，萃取液经硫酸反萃后制备硫酸铜副产品，萃余液经化学沉淀除杂后，得到杂质元素含量合格的锰、锂金属混合液。将金属液中锰的浓度调至1.5mol/L，使用1.5mol/L的碳酸钠混合溶液作为沉淀剂，调节反应pH值稳定为9.0±0.1；反应5小时后过滤，滤液用于浓缩制备锂盐副产品，沉淀物在100℃干燥12h。沉淀物在450℃的空气气氛炉中恒温5h，与1.05倍理论用量的碳酸锂混合后，在750℃的空气气氛炉中恒温10h，成功再生锰酸锂阴极材料。整个过程锰的回收率为95.8％。图14为再生的锰酸锂阴极材料的SEM图。应用此再生锰酸锂阴极材料制成053450全电池，测得阴极材料的1C放电比容量为112.1mAh/g。图15为再生锰酸锂阴极材料的循环性能图，1C循环300次后容量保持率达90％左右。

实施例8：

将纯磷酸铁锂阴极废片和废电芯，首先破碎、研磨；使用3mol/L、理论用量2倍的氢氧化钠溶液，在80℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝，滤液生产氢氧化铝副产品，滤渣使用4mol/L、理论用量1.1倍的硫酸，同时使用浓度为20％、理论用量1.2倍的水合肼作为还原剂，在60℃温度下浸出，滤渣回收炭黑副产品，滤液在使用水合肼还原剂的条件下，使用3mol/L的氢氧化钠溶液交接浸出液pH值至5，深度除铝，再用硫酸将pH值回调至2.0；使用25％的902萃铜，萃取液经硫酸反萃后生产硫酸铜副产品，萃余液经化学除杂后到杂质元素含量合格的铁、锂金属混合液。将金属液中铁浓度为1.0mol/L，使用1.0mol/L的草酸最为沉淀剂，调节反应pH值稳定为2.5±0.1，反应5小时后过滤，滤液用于生产锂盐副产品，沉淀物在70℃真空干燥12h，与1.05倍理论用量的碳酸锂及少量的碳添加剂混合后，在氮气与氢气混合气氛中，先在450℃恒温3小时，再升温至600℃，并恒温15h，成功再生磷酸铁锂阴极材料。图16为再生的磷酸铁锂阴极材料的SEM图。应用此再生阴极材料制成18650全电池，测得阴极极材料的1C放电比容量为128.5mAh/g。图17为再生磷酸铁锂阴极材料的循环性能图，1C循环500次后容量保持率达92％左右。

Claims (10)

1.一种废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生的方法，其特征在于：包括回收和再生锂离子电池阴极废料、阴极废片及废旧锂离子电池中的阴极材料。

2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：所述锂离子电池废料、阴极废片及废旧锂离子电池中的阴极材料可以是钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：锂离子电池阴极废料通过干燥、破碎、热处理、筛分等步骤后，实现直接回收和再生使用。锂离子电池阴极废料的干燥温度为80℃～150℃；破碎后的粒度小于100μm；热处理温度为150℃～500℃，其中含磷酸铁锂的阴极废料使用惰性或还原性气氛，其它阴极废料使用空气或氧化性气氛；筛分后的再生回收料的粒度控制在D90≤35μm范围内。

4.根据权利要求1和权利要求2所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：锂离子电池阴极废片按照材料进行分类，分为纯钴酸锂阴极废片、含镍、钴和锰三者中两者以上的多元阴极废片、纯锰酸锂阴极废片及纯磷酸铁锂废片。

5.根据权利要求1和权利要求2所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：对回收的废旧锂离子电池按材料进行分选，分为纯钴酸锂阴极废旧电池、含镍、钴、锰三者中两者以上的多元阴极废旧电池、纯锰酸锂阴极废旧电池、纯磷酸铁锂阴极废旧电池，然后经过切割、剥离回收铝质和铁质壳体，卷芯经在300～600℃的空气气氛炉中燃烧，得到废干电芯。

6.根据权利要求4和权利要求5所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：纯钴酸锂废阴极片和废干电芯经如下步骤处理后实现回收钴、锂、铜、铝等元素和再生钴酸锂阴极材料。

1)破碎：使用破碎机将纯钴酸锂阴极废片和废旧电池破碎、研磨，进入下一步

2)除铝：使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合物的水溶液，在40～90℃温度下对废旧粉料进行碱浸溶铝，滤渣进入下一步，滤液生产氢氧化铝副产品；

3)浸出：使用硫酸、盐酸中的一种或两种混合溶液，在40～90℃温度下对滤渣进行溶解浸出，同时使用双氧水、水合肼中的一种作为辅助剂，反应后滤液进入下一步，废渣用于回收炭黑副产品；

4)除铁：使用黄钠铁矾法除铁，pH为1～3，除去滤液中的铁杂质，滤液进入下一步；

5)萃取：使用含902、M5640及Lix系列铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物，萃取除铜，萃余液用P204萃杂进一步提纯得到高纯金属液，萃取液经反萃后生产硫酸铜副产品；

6)沉淀：调整金属液浓度至沉淀要求浓度，使用一定浓度的碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种以上的混合物溶液，或者，一定浓度的氢氧化钠、氨水中的一种或两种混合溶液，又或者，一定浓度的草酸钠、草酸、草酸氨、草酸氢氨中的一种或两种以上的混合物溶液作为沉淀剂，反应完毕后，沉淀经干燥后进入下一步，滤液用于浓缩制备锂盐副产品；

7)合成：将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于空气或氧化气氛炉中，先在300～600℃恒温3～8h，再升温至700～1000℃，恒温5～20h，可再生钴酸锂阴极材料；或先在300～600℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在700～1000℃温度的空气或氧化气氛中恒温5～20h，亦可成功再生钴酸锂阴极材料。

7.根据权利要求4和权利要求5所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：含镍、钴、锰三者中两者以上的多元阴极废片和废干电芯经如下步骤处理后实现回收钴、镍、锰、锂、铜、铝等元素和再生LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(0≤x＜1，0≤y＜1，0＜x+y≤1)多元阴极材料。步骤1)～步骤4)除含阴极材料的废料使用含镍、钴、锰三者中两者以上的多元阴极废片和废干电芯外，其余与权利要求6所述的步骤1)～步骤4)一致；

5)萃取、提纯：使用含902、M5640及Lix系列铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物，萃取除铜，萃余液经深度除杂，得到高纯金属混合液，萃取液经反萃后生产硫酸铜副产品。

6)沉淀：使用纯净的镍盐、钴盐或锰盐将金属混合液中镍、钴、锰浓度调至要求浓度，其余与权利要求6中步骤6)所述一致；

7)合成：将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于空气或氧化气氛炉中，先在300～600℃恒温3～8h，再升温至700～1000℃，恒温5～20h，可再生LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂阴极材料；或先在300～600℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在700～1000℃温度的空气或氧化气氛中恒温5～20h，亦可成功再生LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂阴极材料。

8.根据权利要求4和权利要求5所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：纯锰酸锂阴极废片和废干电池经如下步骤处理后实现回收锰、锂、铜、铝等元素和再生锰酸锂阴极材料。

步骤1)～步骤4)除含阴极材料的废料为纯锰酸锂阴极废片和废干电池外，其余与权利要求6所述的步骤1)～步骤4)一致；

5)萃取、提纯：使用含902、M5640及Lix系列铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物，萃取除铜，萃余液经深度除杂后，得到高纯含锰金属液，萃取液经反萃后生产硫酸铜副产品。

6)沉淀：使用纯净的锰盐将金属液中锰的浓度调至要求浓度，其余与权利要求6中步骤6)所述一致；

7)合成：将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于空气或氧化气氛炉中，先在300～600℃恒温3～8h，再升温至700～1000℃，恒温5～20h，可再生锰酸锂阴极材料；或先在300～600℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在700～1000℃温度的空气或氧化气氛中恒温5～20h，亦可成功再生锰酸锂阴极材料。

9.根据权利要求6和权利要求8所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：纯磷酸铁锂阴极废片和废干电池经如下步骤处理后实现回收铁、锂、铜、铝等元素和再生磷酸铁锂阴极材料。

步骤1)～步骤2)除含阴极材料的废料为纯磷酸铁锂阴极废片和废干电池外，其余与权利要求6所述的步骤1)～步骤2)一致；

3)浸出：使用硫酸、盐酸中的一种或两种混合溶液，在40～90℃温度下对滤渣进行溶解浸出，同时使用水合肼作为还原剂，滤液进入下一步，废渣用于回收炭黑副产品；

4)除杂：在使用水合肼作为还原剂的同时，使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上的混合物溶液中和除铝滤液进入下一步；

5)萃取、提纯：首先使用硫酸或盐酸将滤液的pH调至1.5～2.5，再使用含902、M5640及Lix系列等铜萃取剂中的一种或两种以上的混合物萃铜，萃余液经深度除杂后，得到铁金属液，萃铜液经反萃后生产硫酸铜副产品；

6)沉淀：将铁金属液中铁的浓度调至要求浓度，使用一定浓度的碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸钠或碳酸氢钠、氨水中的一种或两种以上的混合物溶液，或者，一定浓度的草酸钠、草酸、草酸氨、草酸氢氨、氨水中的一种或两种以上的混合物溶液作为沉淀剂，在酸性条件下使铁沉淀。沉淀经真空干燥进入下一步，滤液浓缩回收锂盐副产品；

7)合成：将干燥沉淀物直接与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，置于还原气氛炉中，先在300～500℃恒温3～8h，再升温至550～750℃，恒温5～20h，可再生磷酸铁锂阴极材料；或先在300～500℃的空气气氛中，恒温1～8h，再与适量的碳酸锂或氢氧化锂混合后，在550～750℃温度的还原气氛中恒温5～20h，亦可成功再生磷酸铁锂阴极材料。

10.根据权利要求3、6、7、8、9所述的废旧锂离子电池阴极材料的回收与再生方法，其特征在于：惰性气氛或还原性气氛可以为氮气、氩气、氦气、氢气、一氧化碳、氨气等中的一种或两种以上按任意比例混合的混合物；空气或氧化性气氛可以为氧气与氮气的任意比例混合物，也可以是纯氧气。

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