CN105958150A - 一种废旧锂离子电池的综合利用方法 - Google Patents

一种废旧锂离子电池的综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧锂离子的综合利用方法,首先采用电阻对废旧锂离子电池进行短路放电;其次在带壳的废旧锂离子电池底部周围开导液孔,排出内部电解液,将排出的内部电解液装入容器中,并得到排出电解液后包括钢外壳及正负极材料的剩余体;再次通过向所得的电解液中加入LiOH溶液,可使危险的电解液生成稳定的锂酸盐溶液,再进一步浓缩和提纯即得LiOH和Li2CO3;然后对所得的剩余体采用物理方法分离钢外壳、正极材料钴酸锂及负极材料石墨;最后将所得的正极材料钴酸锂依次通过碱洗、酸洗、碳酸钠沉钴,得到碳酸钴沉淀将所得碳酸钴沉淀放置在高温烧结炉中煅烧,即可得到氧化钴产品,从而实现了废旧锂离子电池绿色、高效的综合回收利用。

Description

一种废旧锂离子电池的综合利用方法
技术领域
本发明属于废旧新能源电动车回收技术领域,具体涉及一种废旧锂离子电池的综合利用方法。
背景技术
随着电动车、笔记本电脑、手机等的广泛普及,锂离子电池的消耗量巨大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。锂离子电池由正极、隔膜、负极、有机电解液、接线桩头及电池外壳等组成。正极一般为钴酸锂材料,隔膜一般为一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。负极活性物质为石墨或近似石墨物质的碳,有机电解液为溶解有六氟磷酸锂的碳酸脂类溶剂,电池外壳一般为钢壳,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。对锂离子电池的回收不仅可以产生较高的经济价值,还可以实现节能减排及可持续发展,但是目前,用于回收锂离子电池的现有技术的回收效率较差,利用率较低且回收渠道无序。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种废旧锂离子电池的综合利用方法,以解决现有锂离子电池回收中存在的能耗高、回收效率低、造成大量资源浪费等诸多弊端。
本发明通过以下技术方案解决上述问题:
一种废旧锂离子电池的综合利用方法,包括以下步骤:
(1)采用电阻对废旧锂离子电池进行短路放电,放电时间10~20min,放电结束后静置2~3小时;
(2)在带壳的废旧锂离子电池底部周围开3~5个导液孔,然后放入离心机中10~15min,排出内部电解液,将排出的内部电解液装入容器中,并得到排出电解液后包括钢外壳及正负极材料的剩余体;
(3)向步骤(2)所得的电解液中加入LiOH溶液,可使危险的电解液生成稳定的锂酸盐溶液,再进一步浓缩和提纯即得LiOH和Li2CO3
(4)将步骤(2)所得的剩余体放入装有无水乙醇的超声波清洗机中清洗5~10min,取出该剩余体并风干;
(5)对步骤(4)所得的剩余体采用物理方法分离钢外壳、正极材料钴酸锂及负极材料石墨;
(6)将步骤(5)所得的正极材料钴酸锂采用无水乙醇清洗烘干后加入氢氧化钠溶液中,待反应2~3小时后加入盐酸调节溶液至中性;
(7)向步骤(6)所得溶液中加入碳酸钠沉钴3小时,然后过滤出碳酸钴沉淀;
(8)将步骤(7)所得碳酸钴沉淀放置在高温烧结炉中煅烧,煅烧温度500~600℃,煅烧时间3~5小时,即可得到氧化钴产品。
优选地,步骤(1)所使用电阻阻值为5kΩ~10kΩ。
优选地,步骤(2)所使用的开孔工具采用电钻,开孔直径大小为1cm~3cm。
优选地,步骤(3)所添加的LiOH溶液浓度为1mol/L,与电解液体积比为1.5:1。
优选地,步骤(4)所述风干,在自然环境下采用电风扇风干即可。
优选地,步骤(6)中加入的氢氧化钠溶液中氢氧化钠含量与钴酸锂的重量比为(1.2~1.5):1,步骤(6)中反应产生的气体通入水中,避免污染环境。
优选地,步骤(7)中加入的碳酸钠重量与钴酸锂重量比为(1.2~1.5):1。
本发明的有益效果在于:与现有技术相比,本发明通过采用电阻对锂离子电池直接短路放电,不仅放电时间快,还可以将电放完,而且电阻可以重复循环使用,不会浪费资源;本发明通过采用超声波清洗排出电解液后的剩余体,简单易行且能够把残留液体电解液清除,为后续回收材料清除杂质;通过本发明回收的锂离子电池,通过简单易行的方法可以将废旧锂离子电池中绝大部分材料进行回收,包括外壳、电解液、正极材料及负极材料等,回收率较高;对电解液回收电解液得到LiOH和Li2CO3;钢外壳及负极材料石墨分离出来后可直接回收;对正极材料钴酸锂中钴通过碱洗、酸洗、碳酸钠沉钴的回收率高达95%以上,真正达到了锂离子电池的绿色回收。
具体实施方式
实施例一
步骤1:取5只废旧锂离子电池采用25kΩ电阻进行短路放电20min,接着静置2小时;
步骤2:在带壳的废旧锂离子电池底部周围开3个导液孔,然后放入离心机中,调节离心机转速200r/s,离心处理10min,排出内部电解液,将排出的内部电解液装入容器中,并得到排出电解液后包括钢外壳及正负极材料的剩余体;
步骤3:向步骤2所得的电解液中加入浓度为1mol/L的LiOH溶液18mL,可使危险的电解液生成稳定的锂酸盐溶液,再进一步浓缩和提纯即得LiOH和Li2CO3
步骤4:将步骤2所得的剩余体放入装有无水乙醇的超声波清洗机中清洗5min,取出该剩余体并风干;
步骤5:对步骤4所得的剩余体采用物理方法分离钢外壳、正极材料钴酸锂及负极材料石墨;
步骤6:将步骤5所得的正极材料钴酸锂采用无水乙醇清洗烘干后加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中,氢氧化钠溶液体积为3.4L,待反应2小时后加入盐酸调节溶液至中性;
步骤7:向步骤6所得溶液中加入80g碳酸钠沉钴3小时,然后过滤出碳酸钴沉淀78.2g;
步骤8:将步骤7所得碳酸钴沉淀放置在高温烧结炉中煅烧,煅烧温度500℃,煅烧时间5小时,得到氧化钴产品46.9g,钴的回收率为95.2%。
实施例二
步骤1:取5只废旧锂离子电池采用50kΩ电阻进行短路放电10min并静置3小时;
步骤2:在带壳的废旧锂离子电池底部周围开5个导液孔,然后放入离心机中,调节离心机转速为300r/s,离心处理15min,排出内部电解液,将排出的内部电解液装入容器中,并得到排出电解液后包括钢外壳及正负极材料的剩余体;
步骤3:向步骤2所得的电解液中加入浓度为1mol/L的LiOH溶液18mL,可使危险的电解液生成稳定的锂酸盐溶液,再进一步浓缩和提纯即得LiOH和Li2CO3
步骤4:将步骤2所得的剩余体放入装有无水乙醇的超声波清洗机中清洗10min,取出该剩余体并风干;
步骤5:对步骤4所得的剩余体采用物理方法分离钢外壳、正极材料钴酸锂及负极材料石墨;
步骤6:将步骤5所得的正极材料钴酸锂采用无水乙醇清洗烘干后加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中,氢氧化钠溶液体积为4.25L,待反应3小时后加入盐酸调节溶液至中性;
步骤7:向步骤6所得溶液中加入100g碳酸钠沉钴3小时,然后过滤出碳酸钴沉淀78.9g;
步骤8:将步骤7所得碳酸钴沉淀放置在高温烧结炉中煅烧,煅烧温度600℃,煅烧时间3小时,得到氧化钴产品47.5g,钴的回收率达到95.6%。
实施例三
步骤1:取5只废旧锂离子电池采用35kΩ电阻进行短路放电15min并静置2.5小时;
步骤2:在带壳的废旧锂离子电池底部周围开4个导液孔,然后放入离心机中13min,离心机转速250r/s,排出内部电解液,将排出的内部电解液装入容器中,并得到排出电解液后包括钢外壳及正负极材料的剩余体;
步骤3:向步骤2所得的电解液中加入浓度为1mol/L的LiOH溶液18mL,可使危险的电解液生成稳定的锂酸盐溶液,再进一步浓缩和提纯即得LiOH和Li2CO3
步骤4:将步骤2所得的剩余体放入装有无水乙醇的超声波清洗机中清洗8min,取出该剩余体并风干;
步骤5:对步骤4所得的剩余体采用物理方法分离钢外壳、正极材料钴酸锂及负极材料石墨;
步骤6:将步骤5所得的正极材料钴酸锂采用无水乙醇清洗烘干后加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中,氢氧化钠溶液体积为3.8L,待反应2.5小时后加入盐酸调节溶液至中性;
步骤7:向步骤6所得溶液中加入90g碳酸钠沉钴3小时,然后过滤出碳酸钴沉淀78.6g;
步骤8:将步骤7所得碳酸钴沉淀放置在高温烧结炉中煅烧,煅烧温度550℃,煅烧时4小时,得到氧化钴产品47.2g,钴的回收达到95.4%。
以上所述,仅是本发明的较好实例,并非对本发明作任何形式上的限制,任何未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、变换材料等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)采用电阻对废旧锂离子电池进行短路放电,放电时间10~20min,放电结束后静置2~3小时;
(2)采用工具在带壳的废旧锂离子电池底部周围开3~5个导液孔,然后放入离心机中进行10~15min离心处理,排出内部电解液,将排出的内部电解液装入容器中,并得到排出电解液后包括钢外壳及正负极材料的剩余体;
(3)向步骤(2)所得的电解液中加入LiOH溶液,可得到锂酸盐溶液,再进一步浓缩和提纯即得LiOH和Li2CO3
(4)将步骤(2)所得的剩余体放入装有无水乙醇的超声波清洗机中清洗5~10min,取出该剩余体并风干;
(5)对步骤(4)所得的剩余体采用物理方法分离钢外壳、正极材料钴酸锂及负极材料石墨;
(6)将步骤(5)所得的正极材料钴酸锂采用无水乙醇清洗烘干后加入氢氧化钠溶液中,待反应2~3小时后加入盐酸调节溶液至中性;
(7)向步骤(6)所得溶液中加入碳酸钠沉钴,沉钴时间3小时,然后过滤出碳酸钴沉淀;
(8)将步骤(7)所得碳酸钴放置在高温烧结炉中煅烧,煅烧温度500~600℃,煅烧时间3~5小时,即可得到氧化钴产品。
2.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述电阻阻值为5kΩ~10kΩ。
3.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述开孔工具采用电钻,开孔直径大小为1cm~3cm。
4.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述离心机转速为200~300r/s。
5.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述LiOH溶液浓度为1mol/L,与电解液体积比为1.5:1。
6.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述风干为采用电风扇风干即可。
7.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠含量与钴酸锂的重量比为(1.2~1.5):1。
8.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述加入盐酸调节至中性,边加盐酸边搅拌,PH在6.5~7.5之间均可。
9.权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的综合利用方法,其特征在于,所述加入的碳酸钠重量与钴酸锂重量比为(1.2~1.5):1。
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