CN103073071A - 一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法 - Google Patents

一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103073071A
CN103073071A CN2013100239253A CN201310023925A CN103073071A CN 103073071 A CN103073071 A CN 103073071A CN 2013100239253 A CN2013100239253 A CN 2013100239253A CN 201310023925 A CN201310023925 A CN 201310023925A CN 103073071 A CN103073071 A CN 103073071A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
ultrasonic
cobalt oxide
cobalt acid
acid lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013100239253A
Other languages
English (en)
Inventor
贺文智
张哲鸣
夏静
李光明
黄菊文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN2013100239253A priority Critical patent/CN103073071A/zh
Publication of CN103073071A publication Critical patent/CN103073071A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Abstract

本发明涉及一种超声场强化失效钴酸锂材料水热修复的方法，具体步骤为：对锂离子电池拆解得到正极铝箔片；将其在400-450℃煅烧2-3小时，抖动使钴酸锂从集流体铝箔上脱落，得到钴酸锂粉末；将钴酸锂粉末浸入氢氧化锂溶液中，待混合后将混合液倒入超声波反应釜中，加热至150~180℃，施加超声波辐射6~12小时；待超声反应釜冷却后，从中取出混合溶液，清洗，过滤，干燥，获得修复后的钴酸锂材料。本方法可使钴酸锂较容易从集流体铝箔上脱落，有效去除部分附在钴酸锂表面的有机物，本方法明显增加了失效钴酸锂材料中锂离子的含量，并使钴酸锂的电化学性能明显提高，修复后的钴酸锂材料可重新作为生产锂离子电池的正极材料。本发明能有效地处置废弃的锂离子电池中的钴酸锂材料，在减少环境污染的同时又获得了可观的经济效益。

Description

一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法。
背景技术
锂电池以其所拥有的优良性能被广泛应用，随之也产生了大量的废弃锂电池。对废锂电池进行合理有效的资源化处置，尤其对正极材料钴酸锂回收再利用，不仅可以缓解潜在的环境污染压力，同时能解决钴资源紧张的问题，具有重大的意义。锂电池作为电子消耗品，使用一定年限后失效报废。研究表明，锂离子电池的正负极材料、电解液等对环境和人体健康具有一定影响。废锂电池被丢弃到环境中，因各种原因破裂使电池中的物质进入环境，会造成环境污染。
对废锂电池进行合理有效的资源化处置，尤其对正极材料钴酸锂回收再利用，不仅可以缓解潜在的环境污染压力，同时能解决钴资源紧张的问题，具有重大的意义。
目前，对钴酸锂的回收再生工艺主要有水热和两种处理方法。高温煅烧钴酸锂过程中会产生有害气体，造成环境污染，且能耗大，而水热处理方法要求的温度高，且反应时间长，对反应设备腐蚀性强，因此需要找到一种更佳的修复技术来处理失效钴酸锂材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备简易和操作简单的处理工艺，修复过程中能耗低，对环境影响小的超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法，并能重新作为生产锂离子电池的正极活性材料。
本发明提出的一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法，首先对锂离子电池进行放电处理后拆解得到正极铝箔片，在400-450℃的马弗炉中煅烧2-2.5小时后获得钴酸锂粉末，把钴酸锂粉末倒入1~2 mol/L的氢氧化锂溶液中，然后将混合液倒入超声波反应釜中，采用超声场强化-水热使氢氧化锂溶液中的钴酸锂实现修复，过滤洗涤干燥得到修复后的钴酸锂材料。整个反应在密闭高压反应釜中进行，反应釜溶液搅拌速度为100~150rpm；具体步骤如下：
（1）选取废弃的锂离子电池，对其进行放电处理后拆解得到正极铝箔片；
（2）将步骤(1)所得正极铝箔片放入马弗炉中，在400-450℃下煅烧2-3小时，待温度降至室温取出，抖动煅烧后的正极铝箔片，使钴酸锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色钴酸锂粉末；
（3）将钴酸锂粉末和氢氧化锂溶液的混合液倒入超声波反应釜中，所述超声波反应釜包括电机1、压力表2、搅拌器3、加热管4、超声波发生器5和反应器，所述反应器内设有加热管4，搅拌器3插入反应器内，反应器底部设有超声波发生器5，搅拌器3顶部连接电机1，反应器顶部设有压力表2；称取10g钴酸锂粉末，与氢氧化锂溶液混合至0.7L；控制超声波发生器功率为999±2W，超声频率为25 kHz，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为150~180℃，对超声波反应釜施加超声辐射，超声6~12h后，自然冷却；
（4）待超声波反应釜冷却到室温时，过滤氢氧化锂混合溶液获得钴酸锂膏体，并使用去离子水洗涤3~5次；
（5）将过滤获得的钴酸锂材料，在60-80℃环境中干燥8~10小时，最后得到钴酸锂材料，可作为生产锂电池的正极材料。
本发明中，氢氧化锂溶液的浓度为1~2 mol/L。
本发明中，步骤(3)中所述混合液体积为反应器体积的60%-70%。
本发明获得的钴酸锂材料进行电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)元素分析，修复前的钴酸锂材料中的Li/Co平均值值为0.74，修复后钴酸锂材料的Li/Co值增至1.0以上，显著地提高了钴酸锂材料中锂离子的含量，改善了钴酸锂由于贫锂而降低的电化学情况，从而恢复了具有良好电化学活性能的钴酸锂结构。
本发明的有益效果在于：采用煅烧预处理的方法可使钴酸锂较容易从集流体铝箔上脱落，同时在此过程中可有效去除部分附在钴酸锂表面的有机物，超声场强化-水热的方法明显增加了失效钴酸锂材料中锂离子的含量，并使钴酸锂的电化学性能明显提高，因此修复后的钴酸锂材料可以重新作为生产锂离子电池的正极材料。本发明能有效地处置废弃的锂离子电池中的钴酸锂材料，在减少环境污染的同时又获得了可观的经济效益。
附图说明
图１为实验反应装置－超声波反应釜。
图中标号1、电机，2、压力表，3、搅拌器，4、加热管，5、超声波发生器。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
（1）选取废弃的锂离子电池，对其进行放电处理后拆解得到正极铝箔片；
（2）将正极铝箔片放入马弗炉中，在450℃煅烧2小时，待温度降下来，抖动焚烧后的铝箔片，使钴酸锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色钴酸锂粉末
（3）将钴酸锂废料和氢氧化锂溶液的混合液倒入超声波反应釜中，混合溶液体积为0.7L，反应器安装有电加热装置、搅拌装置、温度控制装置、水流冷却装置，并在反应器底部安装超声变幅杆；
（4）超声设备功率为999W，超声频率为25 kHz，在密闭超声波反应釜中加热恒温150℃，对反应釜施加超声辐射，超声6小时后，自然冷却；
（5）待超声波反应釜冷却到室温时，过滤氢氧化锂混合溶液获得钴酸锂膏体，并使用去离子水洗涤3次；
（6）将过滤获得的钴酸锂材料，在80℃环境中干燥10小时，最后得到的钴酸锂材料作可作为新的锂电池的正极材料。
对获得的钴酸锂材料进行电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)元素分析，修复前的钴酸锂材料中的Li/Co平均值值为0.71，修复后钴酸锂材料的Li/Co值增至1.04，显著地提高了钴酸锂材料中锂离子的含量，使钴酸锂具有良好的电化学性能。
实施例2
（1）选取废弃的锂离子电池，对其进行放电处理后拆解得到正极铝箔片；
（2）将正极铝箔片放入马弗炉中，在400℃煅烧2小时，待温度降下来，抖动焚烧后的铝箔片，使钴酸锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色钴酸锂粉末
（3）将钴酸锂废料和氢氧化锂溶液的混合液倒入超声波反应釜中，混合溶液体积为0.7L，反应器安装有电加热装置、搅拌装置、温度控制装置、水流冷却装置，并在反应器底部安装超声变幅杆；
（4）超声设备功率为800W，超声频率为25 kHz，在密闭高压反应釜中加热恒温150℃，对高压釜施加超声辐射，超声10小时后，自然冷却；
（5）待超声波反应釜冷却到室温时，过滤氢氧化锂混合溶液获得钴酸锂膏体，并使用去离子水洗涤3次；
（6）将过滤获得的钴酸锂材料，在80℃环境中干燥10小时，最后得到的钴酸锂材料作可作为新的锂电池的正极材料。
对获得的钴酸锂材料进行电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)元素分析，修复前的钴酸锂材料中的Li/Co平均值值为0.73，修复后钴酸锂材料的Li/Co值增至1.08，显著地提高了钴酸锂材料中锂离子的含量，使钴酸锂具有良好的电化学性能。

Claims (3)

1.一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）选取废弃的锂离子电池，对其进行放电处理后拆解得到正极铝箔片；
（2）将步骤(1)所得正极铝箔片放入马弗炉中，在400-450℃下煅烧2-3小时，待温度降至室温取出，抖动煅烧后的正极铝箔片，使钴酸锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色钴酸锂粉末；
（3）将钴酸锂粉末和氢氧化锂溶液的混合液倒入超声波反应釜中，所述超声波反应釜包括电机(1)、压力表(2)、搅拌器(3)、加热管(4)、超声波发生器(5)和反应器，所述反应器内设有加热管(4)，搅拌器(3)插入反应器内，反应器底部设有超声波发生器(5)，搅拌器(3)顶部连接电机(1)，反应器顶部设有压力表(2)；控制超声波发生器功率为999±2W，超声频率为25 kHz，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为150~180℃，对超声波反应釜施加超声辐射，超声6~12h后，自然冷却；
（4）待超声波反应釜冷却到室温时，过滤氢氧化锂混合溶液获得钴酸锂膏体，并使用去离子水洗涤3~5次；
（5）将过滤获得的钴酸锂材料，在60-80℃环境中干燥8~10小时，最后得到钴酸锂材料。
2.根据权利要求1所述的超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法，其特征在于氢氧化锂溶液的浓度为1~2 mol/L。
3.根据权利要求1所述的超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法，其特征在于步骤(3)中所述混合液体积为反应器体积的60%-70%。
CN2013100239253A 2013-01-23 2013-01-23 一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法 Pending CN103073071A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013100239253A CN103073071A (zh) 2013-01-23 2013-01-23 一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013100239253A CN103073071A (zh) 2013-01-23 2013-01-23 一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103073071A true CN103073071A (zh) 2013-05-01

Family

ID=48149796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013100239253A Pending CN103073071A (zh) 2013-01-23 2013-01-23 一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103073071A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466292A (zh) * 2014-12-30 2015-03-25 兰州理工大学 从钴酸锂正极材料的废锂离子电池中回收钴锂金属的方法
CN104466293A (zh) * 2014-12-30 2015-03-25 兰州理工大学 锂离子电池正极材料钴酸锂废料的再生方法
CN105428747A (zh) * 2015-12-30 2016-03-23 深圳先进技术研究院 一种锂电池的钴酸锂材料的修复回收方法
CN106876818A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 北京当升材料科技股份有限公司 一种锂离子二次电池正极片中活性物质和铝片的分离回收方法
CN108199105A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 同济大学 废锂电池电极组成材料的超声水热分离工艺
WO2020118716A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声水热修复废旧三元电池正极材料的方法
CN111326814A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声水热修复废旧三元电池正极材料的方法
CN111320157A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法
CN112707447A (zh) * 2020-12-25 2021-04-27 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 一种从废旧钴酸锂电池中回收再生正极材料的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101818251A (zh) * 2009-12-09 2010-09-01 兰州理工大学 从废锂离子电池中回收钴和锂的方法
CN102367171A (zh) * 2011-11-23 2012-03-07 陕西科技大学 一种LiFePO4锂离子电池粉体的制备方法
CN102390863A (zh) * 2011-08-15 2012-03-28 佛山市邦普循环科技有限公司 一种废旧锂离子电池负极材料钛酸锂的再生方法
CN102709622A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 同济大学 一种超声协同的失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101818251A (zh) * 2009-12-09 2010-09-01 兰州理工大学 从废锂离子电池中回收钴和锂的方法
CN102390863A (zh) * 2011-08-15 2012-03-28 佛山市邦普循环科技有限公司 一种废旧锂离子电池负极材料钛酸锂的再生方法
CN102367171A (zh) * 2011-11-23 2012-03-07 陕西科技大学 一种LiFePO4锂离子电池粉体的制备方法
CN102709622A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 同济大学 一种超声协同的失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DO-SU KIM ET AL.: ""Simultaneous separation and renovation of lithium cobalt oxide from the cathode of spent lithium ion rechargeable batteries"", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》, vol. 132, no. 12, 20 May 2004 (2004-05-20), pages 145 - 149 *
唐谟堂等: "《无污染冶金 纪念赵天从教授诞辰100周年文集》", 31 December 2006, article "《无污染冶金 纪念赵天从教授诞辰100周年文集》", pages: 406 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466292A (zh) * 2014-12-30 2015-03-25 兰州理工大学 从钴酸锂正极材料的废锂离子电池中回收钴锂金属的方法
CN104466293A (zh) * 2014-12-30 2015-03-25 兰州理工大学 锂离子电池正极材料钴酸锂废料的再生方法
CN106876818A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 北京当升材料科技股份有限公司 一种锂离子二次电池正极片中活性物质和铝片的分离回收方法
CN105428747A (zh) * 2015-12-30 2016-03-23 深圳先进技术研究院 一种锂电池的钴酸锂材料的修复回收方法
CN108199105A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 同济大学 废锂电池电极组成材料的超声水热分离工艺
CN108199105B (zh) * 2017-12-27 2020-06-12 同济大学 废锂电池电极组成材料的超声水热分离工艺
WO2020118716A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声水热修复废旧三元电池正极材料的方法
CN111326814A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声水热修复废旧三元电池正极材料的方法
CN111320157A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法
CN112707447A (zh) * 2020-12-25 2021-04-27 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 一种从废旧钴酸锂电池中回收再生正极材料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103073071A (zh) 一种超声场强化失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法
CN103151519A (zh) 一种超声场强化下氧化剂辅助修复失效钴酸锂材料方法
CN102703706B (zh) 一种从废旧钴酸锂电池中回收有价金属的方法
CN108199105B (zh) 废锂电池电极组成材料的超声水热分离工艺
CN105186059B (zh) 失效方形锂离子电池负极石墨材料的回收再利用方法
CN105428745A (zh) 一种废旧锂离子动力电池无害化综合回收利用方法
CN104701498B (zh) 一种生物碳/钒酸铵锂离子电池正极材料的制备方法
CN108285977A (zh) 一种废旧锂离子电池正极材料回收的方法
CN105958150B (zh) 一种废旧锂离子电池的综合利用方法
CN105355996A (zh) 一种从废锂电池负极材料中分离锂和石墨并资源化利用的方法
CN106299523A (zh) 一种锂离子电池正负极活性物质与集流体的分离装置及分离方法
CN109226066A (zh) 一种实现太阳能电池组件中晶硅片完整回用的eva去除方法
CN106252771A (zh) 批量预处理废旧锂离子电池的清洁放电方法
CN105428747A (zh) 一种锂电池的钴酸锂材料的修复回收方法
CN108258351A (zh) 废旧钴酸锂电池的正极材料的回收方法
CN103985919A (zh) 从报废锂离子电池负极片上回收石墨与铜箔的方法
CN106169625A (zh) 一种锂离子电池陶瓷隔膜分离回收方法
CN108123186A (zh) 一种从锂离子电池负极中回收石墨制备电芬顿阴极的方法
CN109126685A (zh) 一种利用高钛高炉渣制备光催化吸附材料的方法
CN102747227A (zh) 用废旧铅酸电池的电极活性物质制备超细一氧化铅的方法
CN106953132A (zh) 一种回收锂离子电池正极材料和集流体的方法
CN102709622A (zh) 一种超声协同的失效锂离子电池中钴酸锂材料水热修复的方法
CN103715407A (zh) 一种多孔结构钒酸铵材料的制备方法
CN109768344A (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池的正极极片的分离方法
CN110526301A (zh) 一种对锂电池正极失效钴酸锂结构馈补重制的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130501