CN107746180A - 一种利用废旧电池钴酸锂正极材料制备的陶瓷黑色色料 - Google Patents

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Abstract

一种利用废旧电池钴酸锂正极材料制备的陶瓷黑色色料，属于陶瓷色料技术领域。以钴酸锂正极材料、软锰矿等为原料；按照第一步，从废旧锂电池里钴酸锂正极材料；第二步，制备陶瓷色料：(1)混合将上述的钴酸锂正极材料、软锰矿、氧化铁、氧化铬混合均匀后，通过粉碎机粉碎成细粉；(2)煅烧：将步骤(1)制得的细粉置于匣钵内，在1300℃的温度下煅烧1.5—2小时，除去原料中含有的有机杂质；(3)水洗：将步骤(2)煅烧后的成品通过破碎机破碎后，在70－80℃的热水中浸洗15－20分钟，再用冷水冲洗10分钟；(4)粉碎：将步骤(3)制得成品料用球磨机按照成品料：球石：水＝1:1.8:2的比例，进行研磨至颗粒为300－350目的细粉，即为陶瓷黑色色料。

Description

一种利用废旧电池钴酸锂正极材料制备的陶瓷黑色色料
技术领域
本发明属于陶瓷色料技术领域，具体涉及一种利用废旧电池钴酸锂正极材料制备的陶瓷黑色色料。
背景技术
锂离子电池由壳体、铜箔、铝箔、隔膜、电解液、正极材料、负极材料、线路板等构成，其中正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂(三元材料)、磷酸铁锂等。锂离子电池经过500--1500次充放电循环之后，其活性物质就会失去活性，导致电池的容量下降而使电池报废，如若对其随意丢弃不仅会对环境造成严重污染，更是对资源的浪费。我国目前对废旧锂电池没有任何管理措施，《固体废弃物污染环境防治法》对于废电池的回收处理未作任何规定。由于不掌握回收再利用的技术，对于小型锂电池，厂家一概不负责回收。而车用锂电池废弃后目前全部封存在企业的仓库里。如果能将废旧锂离子电池中的物质加以回收利用，无论从环保方面还是资源的循环利用方面来讲，都具有重大的意义。
中国早已成为全球最大的陶瓷生产与消费国，建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、琉璃瓦等几乎百分之百的产品都使用陶瓷色料，可以说陶瓷色料是每一件陶瓷产品所不可或缺的材料。2010的统计数据，我国拥有各种色料生产制造企业500多家，生产陶瓷坯用色料54.36万吨、釉用色料5.02万吨。
陶瓷色料的生产基本以金属氧化物、化合物为主要原料进行合成。钴、镍、锰、铁等金属氧化物、化合物是陶瓷色料生产常用的原料。
发明内容
为解决现有废旧锂电池正极材料(钴酸锂)的利用问题，本发明提出了一种利用锂电池正极材料(钴酸锂)用来制备陶瓷色料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种利用废旧电池钴酸锂正极材料制备的陶瓷黑色色料：包括以下质量份数的原料：
钴酸锂正极材料13-17份、软锰矿14-17份、氧化铁35-39份、氧化铬24-28份；
一种制备所述利用废旧电池钴酸锂正极材料制备陶瓷黑色色料的方法：由以下步骤完成：
第一步，从废旧锂电池里钴酸锂正极材料，
将废旧锂电池拆解，将正极片放在盛有碱性溶液的容器中进行浸泡，得到氢氧化铝和钴酸锂粉末；将得到的氢氧化铝溶液和钴酸锂粉末的混合液体放在纯水中进行水解然后进行水筛洗后，烘干，粉碎最后得到锂电池正极材料的钴酸锂；
第二步，制备陶瓷色料
(1)混合
将上述的钴酸锂正极材料13-17份、软锰矿14-17份、氧化铁35-39份、氧化铬24-28份混合均匀后，通过粉碎机粉碎成200－250目的细粉；
(2)煅烧
将步骤(1)制得的细粉置于匣钵内，在1300℃的温度下煅烧1.5—2小时，除去原料中含有的有机杂质；
(3)水洗
将步骤(2)煅烧后的成品通过破碎机破碎后，在70－80℃的热水中浸洗15－20分钟，再用冷水冲洗10分钟；
(4)粉碎
将步骤(3)制得的成品料用球磨机按照成品料：球石：水＝1:1.8:2的比例，进行研磨至颗粒为300－350目的细粉，即为陶瓷黑色色料。
本发明原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单，不需要对设备进行更新改造，还能对废旧电池的正极材料(钴酸锂)起到100％回收使用，保护环境，可以制备多种色料，配方组成简单，釉面光滑平整，稳定性高。
本发明的主要内容是对锂离子电池正极材料(钴酸锂)回收后，通过添加混合不同成分、经过高温煅烧合成、充分细磨后，研制出符合JC/T 1046.2-2007建筑卫生陶瓷用色釉料标准的陶瓷色料。
具体的研究内容包括：
(1)单独的锂电池正极材料(钴酸锂)，要合成制备出纯正显色的陶瓷色料需添加补充的其它成分、合成温度。
(2)混合的锂电池正极材料，要合成制备出纯正显色的陶瓷色料需添加补充的其它成分的试验确定。
(3)由于锂电池正极材料都是含锂的化合物，在制备陶瓷色料前并未分离锂元素，那么锂元素在合成陶瓷色料的过程中、在色料使用时所起的作用，以及色料的适应性的影响。
由上述对本发明的描述可知，本发明提供废旧锂电池正极材料(钴酸锂)为主要材料，用其制备陶瓷色料及其制备工艺，将回收废旧锂电池正极材料(钴酸锂)资源化运用于陶瓷色料的生产；废旧锂电池正极材料(钴酸锂)作为色料配方的主要原料，正极材料(钴酸锂)中绝大多数的成分可符合作为制备色料的标准，本发明利用钴具有黑色系原理，制作出呈现黑色的色料。正极材料(钴酸锂)中含有少量的锂元素，锂的加入不仅能显著地降低釉的成熟温度及高温粘度，而且能较大的降低其热膨胀系数、增加产品热稳定性、改善釉面质量和坯釉结合性，锂元素的加入对陶瓷色料的呈色基本无影响，其发色稳定、颜色正常。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明所采用的废旧锂离子电池正极材料(钴酸锂)，有效成分高达98％，对于锂离子正极材料(钴酸锂)的回收为100％，而且原料来源广泛，烧成温度范围广泛，而且正极材料的化合价为最高价态，不需要控制烧成气氛，烧成的釉面光滑平整，有利于工业化生产等优点，可以大规模生产。
(2)本发明所使用的锂离子电池的正极材料很好的替代了原有的氧化钴原料，这些传统原料大多处理复杂、或昂贵、或资源枯竭、或有害于环境。而本发明使用的材料不仅没有这些缺点，而且还对环境的保护、资源的节约起到了很好的保护作用。
(3)本发明烧成温度低，节约能耗。

Claims (2)

1.一种利用废旧电池钴酸锂正极材料制备的陶瓷黑色色料：其特征是：包括以下质量份数的原料：
钴酸锂正极材料13-17份、软锰矿14-17份、氧化铁35-39份、氧化铬24-28份。
2.一种制备权利要求1所述利用废旧电池钴酸锂正极材料制备陶瓷黑色色料的方法：其特征是：由以下步骤完成：
第一步，从废旧锂电池里钴酸锂正极材料，
将废旧锂电池拆解，将正极片放在盛有碱性溶液的容器中进行浸泡，得到氢氧化铝和钴酸锂粉末；将得到的氢氧化铝溶液和钴酸锂粉末的混合液体放在纯水中进行水解然后进行水筛洗后，烘干，粉碎最后得到锂电池正极材料的钴酸锂；
第二步，制备陶瓷色料
(1)混合
将上述的钴酸锂正极材料13-17份、软锰矿14-17份、氧化铁35-39份、氧化铬24-28份混合均匀后，通过粉碎机粉碎成200－250目的细粉；
(2)煅烧
将步骤(1)制得的细粉置于匣钵内，在1300℃的温度下煅烧1.5—2小时，除去原料中含有的有机杂质；
(3)水洗
将步骤(2)煅烧后的成品通过破碎机破碎后，在70－80℃的热水中浸洗15－20分钟，再用冷水冲洗10分钟；
(4)粉碎
将步骤(3)制得的成品料用球磨机按照成品料：球石：水＝1:1.8:2的比例，进行研磨至颗粒为300－350目的细粉，即为陶瓷黑色色料。
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