CN106252778A - 一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法 - Google Patents

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樊勇利
刘攀
李文升
许国峰
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    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Abstract

本发明提供一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，其步骤为将新能源汽车动力电池破碎后分离出来正负极粉末、粘结剂的混合物，通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，粉尘回收得到三元正极材料废料；通过元素分析测试出三元正极材料废料内部Li、Ni、Co、Mn的元素含量，添加适量的碳酸锂对三元正极材料废料进行补锂，然后置于850～950℃之间进行烧结，烧结完成后破碎分级，即可得到三元正极材料成品。本发明的有益效果是：该回收方法简单、高效，一次完成了三元正极材料废料到成品的回收利用，回收后的三元材料电性能基本和普通三元材料性能相当。

Description

一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收 方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池正极材料回收技术领域，尤其是涉及一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法。
背景技术
新能源汽车的动力锂离子电池报废后会产生大量的废旧锂离子电池。动力锂离子电池内含有大量的镍、钴、锰、铁等有价金属元素，具有良好的回收价值。现有的废旧锂离子电池三元材料(LiNixCoyMn(1-x-y)O2)的回收方法，一般是对正负极极片上脱落下来的正负极材料与粘结剂的混合物进行酸溶解，并通过添加无机或者有机还原剂，加快废料内镍钴锰等有价金属的浸出。如浙江华友钴业股份有限公司申请专利保护的申请号为201010209830.7的“一种从废旧锂电池中回收钴、镍和锰的方法”以及四川师范大学申请专利保护的申请号为201310736548.8的“镍钴锰酸锂废电池正极混合材料的浸出方法”，这种回收工艺虽然能够有效回收正极材料内的镍钴锰等有价金属，但是回收后除杂成本较高，产品为金属硫酸盐或者硝酸盐，产品的附加值较低。韩国地质资源研究院申请专利保护的申请号为201080053594.2的“从锂离子电池和三元正极材料制备CMB催化剂的方法”，这种回收工艺虽然提高了产品的附加值，但是整个回收过程需要溶解、除杂、萃取和反萃取等工艺，回收成本较高。
由此可见，如何研究出一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，能够将废旧锂离子电池内三元材料翻新，重新恢复三元材料的充放电能力，且该方法具有简单易行、低成本高附加值的优点，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法。
本发明一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，包括以下步骤：
(a)三元正极材料废料的提纯：先对新能源汽车废旧锂离子动力电池进行破碎，再分离出正负极粉末、粘结剂的混合物，所述混合物通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将所述混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，粉尘回收后得到提纯的三元正极材料废料；
(b)三元正极材料废料合批：提纯后的所述三元正极材料废料以5～10吨为一批次进行混合合批；
(c)主体元素分析：将合批后的所述三元正极材料废料通过元素分析的方法测试废料内Li、Ni、Co、Mn的元素含量；
(d)烧结补锂：根据步骤(c)中测试得到的Li、Ni、Co、Mn的元素含量，向所述三元正极材料废料中先添加一定的锂源，使原子摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)比例为1～1.06，再置于高速混合机中混合均匀，之后置于高温烧结炉中进行烧结补锂，烧结气氛为含氧性气氛，烧结温度为850～950℃，保温时间1～6h，保温结束后，随炉冷却；
(e)破碎：将补锂完毕的所述三元正极材料废料，采用气流粉碎机破碎分级、过筛得到三元正极材料成品。
进一步地，所述元素分析的方法可以为ICP、原子吸收、试剂法中的一种或几种。
进一步地，所述锂源可以为Li2CO3、LiOH中的一种或两种。
进一步地，所述含氧性气氛可以是空气、氧气或者空气和氧气的混合气体。
本发明一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，与现有技术相比具有以下优点：
本发明实现了新能源汽车用动力型锂离子电池内三元正极材料的回收，回收方法简单、高效，一次完成了三元正极材料废料到成品的回收利用，回收后的三元材料电性能基本和普通三元材料性能相当。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
如图1所示，将新能源汽车动力电池破碎后分离出来正负极粉末、粘结剂的混合物，通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，粉尘回收得到三元正极材料废料。通过元素分析测试出三元正极材料废料内部Li、Ni、Co、Mn的元素含量，添加适量的碳酸锂对三元正极材料废料进行补锂，然后置于850～950℃之间进行烧结，烧结完成后破碎分级，即可得到三元正极材料成品。为能进一步阐释本发明的发明内容、特点及有益效果，现列举以下实施例进行详细说明。
实施例1：
将新能源汽车动力电池破碎后分离出来正负极粉末、粘结剂的混合物，通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，充分燃烧后的粉末通过粉尘回收设备回收，得到三元正极材料废料；将三元正极材料废料以5吨为一批次，在大型混合机上进行混批；混批均匀后，通过ICP(Inductively Coupled Plasma)感应耦合等离子体检测出三元正极材料废料内部Li、Ni、Co、Mn的元素含量，按照原子摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)比例为1.06，对三元正极材料废料中缺少的锂添加相应量的Li2CO3，在高速混合机中进行混合；混合完毕后，置于高温烧结炉中850℃之间进行烧结，烧结完成后破碎、分级、过筛，即可得到三元正极材料成品。
实施例2：
将新能源汽车动力电池破碎后分离出来正负极粉末、粘结剂的混合物，通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，充分燃烧后的粉末通过粉尘回收设备回收，得到三元正极材料废料；将三元正极材料废料以8吨为一批次，在大型混合机上进行混批；混批均匀后，通过原子吸收检测三元正极材料废料内Li元素含量，通过试剂分析法检测三元正极材料废料内部Ni、Co、Mn的元素含量，按照原子摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)比例为1.05，对三元正极材料废料中缺少的锂添加相应量的LiOH，在高速混合机中进行混合；混合完毕后，置于高温烧结炉中900℃之间进行烧结，烧结完成后破碎、分级、过筛，即可得到三元正极材料成品。
实施例3：
将新能源汽车动力电池破碎后分离出来正负极粉末、粘结剂的混合物，通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，充分燃烧后的粉末通过粉尘回收设备回收，得到三元正极材料废料；将三元正极材料废料以10吨为一批次，在大型混合机上进行混批；混批均匀后，通过ICP检测三元正极材料废料内Li元素含量，通过试剂分析法检测三元正极材料废料内部Ni、Co、Mn的元素含量，按照原子摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)比例为1.04，对三元正极材料废料中缺少的锂添加相应量的Li2CO3，在高速混合机中进行混合；混合完毕后，置于高温烧结炉中910℃之间进行烧结，烧结完成后破碎、分级、过筛，即可得到三元正极材料成品。
本发明的有益效果为：本发明实现了新能源汽车用动力型锂离子电池内三元正极材料的回收，回收方法具有简单易行、低成本高附加值的优点，一次完成了三元正极材料废料到成品的回收利用，回收后的三元材料电性能基本和普通三元材料性能相当。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)先对新能源汽车废旧锂离子动力电池进行破碎，再分离出正负极粉末、粘结剂的混合物，所述混合物通过鼓风进入燃气焚烧炉内进行充分燃烧，将所述混合物中的负极石墨粉、粘结剂燃烧去除，粉尘回收后得到提纯的三元正极材料废料；
(b)提纯后的所述三元正极材料废料以5～10吨为一批次进行混合合批；
(c)将合批后的所述三元正极材料废料通过元素分析的方法测试废料内Li、Ni、Co、Mn的元素含量；
(d)根据步骤(c)中测试得到的Li、Ni、Co、Mn的元素含量，向所述三元正极材料废料中先添加一定的锂源，使原子摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)比例为1～1.06，再置于高速混合机中混合均匀，之后置于高温烧结炉中进行烧结补锂，烧结气氛为含氧性气氛，烧结温度为850～950℃，保温时间1～6h，保温结束后，随炉冷却；
(e)将补锂完毕的所述三元正极材料废料，采用气流粉碎机破碎分级、过筛得到三元正极材料成品。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，其特征在于：所述元素分析的方法包括ICP、原子吸收、试剂法。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，其特征在于：所述锂源包括Li2CO3、LiOH。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法，其特征在于：所述含氧性气氛可以是空气、氧气或者空气和氧气的混合气体。
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