CN111074074A - 一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法 - Google Patents

一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111074074A
CN111074074A CN201911375708.4A CN201911375708A CN111074074A CN 111074074 A CN111074074 A CN 111074074A CN 201911375708 A CN201911375708 A CN 201911375708A CN 111074074 A CN111074074 A CN 111074074A
Authority
CN
China
Prior art keywords
eutectic solvent
lithium ion
ion battery
nanofluid
stirring
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.)
Granted
Application number
CN201911375708.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111074074B (zh
Inventor
饶中浩
刘昌会
曹玉棋
贺靖峰
段晨龙
赵跃民
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.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
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 China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201911375708.4A priority Critical patent/CN111074074B/zh
Publication of CN111074074A publication Critical patent/CN111074074A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111074074B publication Critical patent/CN111074074B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006—Wet processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0407—Leaching processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10—Obtaining alkali metals
    • C22B26/12—Obtaining lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，主要包括以下几个步骤：(1)在低共熔溶剂中依次加入分散剂、纳米粒子，经搅拌、超声制得以低共熔溶剂为基液的纳米流体；(2)将废旧锂离子电池完全放电之后进行拆解，分离出正极片；(3)将正极片加入制得的低共熔溶剂纳米流体溶液中，在25～220℃下搅拌24～72h，过滤，检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。本发明使用低共熔溶剂纳米流体进行锂离子电池正极材料回收，工艺简单，有价金属的回收率高，易于推广应用。

Description

一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料 的方法
技术领域
本发明属于废旧锂离子电池材料回收领域，具体涉及一种基于低共熔溶剂纳米流体回收锂离子电池正极材料的方法。
背景技术
锂离子电池因其循环寿命长、低温放电性能好、荷电保持能力强、比能量高、工作温度范围宽、充电时间短等优点，被广泛应用于电子产品、电动自行车、电动汽车以及航空航天等领域。随之而来的是锂离子电池的大量废弃，据统计，预计到2020年，全世界废弃的锂离子电池质量将达50万吨，锂离子电池回收将面临严峻挑战。
目前的锂离子电池正极材料回收方法仍然主要采用固相法、酸浸-沉淀法或二者结合的温和回收法，但三种方法都有其无法忽视的缺点。固相法要求温度高达1400℃及以上，且最后各有价金属元素回收效率也相对较低。酸浸-沉淀法回收锂离子电池正极材料的效率明显高于固相法，但由于所需的溶剂大部分采用无法重复利用、对环境危害较大的无机酸，其目前依然处于应用于实验室研究阶段。温和回收法做到了最大限度的回收各有价金属元素，但工艺流程太长、操作难度很大，更难以应用到实际生产中。
低共熔溶剂具有挥发性小、导电性能优良、电化学窗口宽等优点，目前广泛应用于电化学、有机合成、溶解与萃取等材料化学相关方面研究。此外，由于其化学稳定性好、液程宽、导热性能良好，也被用于传热工质，特别是用做纳米流体基液。纳米流体不仅能增强基液的传热能力，而且对于传质方面也有一定的促进作用，本专利借助于纳米流体在传质方面的增强作用，发明了一种可以高效回收废弃锂离子电池正极材料的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，更加简洁、高效地对锂离子电池正极材料进行回收。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案，包括以下步骤：
(1)将氢键供体与氢键受体于室温下混合，在60～150℃下搅拌0.5～3小时，反应结束后冷却至室温，得到低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入分散剂，在60～150℃下搅拌混合均匀，再加入纳米粒子，在60～150℃下搅拌1～12小时，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25～60℃下超声分散1～6小时，得到低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧锂离子电池完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并检测正极片中有价金属元素镍、钴、锂的含量；
(5)将所得正极片裁剪为适当大小，并取适量加入步骤(3)得到的低共熔溶剂纳米流体中，在25～220℃下搅拌24～72h，过滤，检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
优选的，步骤(1)中，所述氢键供体为尿素、草酸、柠檬酸、丙二酸、丁二酸、乙二醇、丙三醇、木糖醇、D-异山梨糖醇和乙酰丙酸中的任意一种或几种。
优选的，步骤(1)中，所述氢键受体为氯化胆碱、1-乙基氯化铵、四甲基氯化铵、乙酰胆碱、甜菜碱、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、甲基三苯基溴化膦中的任意一种或几种。
优选的，步骤(1)中，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1:1～10:1。
优选的，步骤(2)中，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、tween-60、Span-80和Op-10中的一种或几种，分散剂的质量分数为0.01～0.1％。
优选的，步骤(2)中，所述纳米粒子为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、石墨烯、碳化硅、氧化石墨烯中的一种或几种，纳米粒子的质量分数为0.2～10％。
优选的，步骤(3)中，所述废旧锂离子电池为废旧镍钴锰酸锂电池、废旧镍钴铝酸锂电池中的任意一种或几种三元电池。
优选的，步骤(3)中，所述超声分散时的超声功率为30KW。
与现有的技术相比，本发明具有如下积极效果：
本发明将低共熔溶剂纳米流体创新性地用于回收锂离子电池正极材料，能够在一定程度上弥补现存技术的短板，且操作方便，所耗时间短。低共熔溶剂纳米流体为绿色溶剂的一种，它的制备过程简单、快速，原料来源范围广，且它回收锂离子电池正极材料中有价金属元素镍、钴、锂的效率也分别高达90％以上。
附图说明
图1为本发明的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的流程示意图。
具体实施方式
以下将通过具体实施例对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。下列实施例中涉及到的原料、试剂均为市售商品试剂，检测方法均为国家、行业规定的标准检测方法。
根据图1所示的流程图采用低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料。
实施例1
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入尿素20.0g(0.333mol)和氯化胆碱15.5g(0.111mol)于室温下混合后，加热至60℃后搅拌0.5小时，搅拌转速为600r/min，反应结束后冷却至室温，得到尿素/氯化胆碱低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入十二烷基苯磺酸钠3.55mg(0.01wt.％)，加热至60℃后搅拌混合均匀，再加入三氧化二铝0.071g(0.2wt.％)，并于60℃下搅拌1小时，搅拌转速为600r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25℃下超声分散1小时，得到尿素/氯化胆碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴锰酸锂电池完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在25℃下混合并反应24小时，搅拌速度为600r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为84.35％、82.62％、87.46％。
实施例2
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入草酸30.0g(0.333mol)和甜菜碱13.0g(0.111mol)于室温下混合后，加热至60℃后搅拌1小时，搅拌转速为800r/min，反应结束后冷却至室温，得到草酸/氯化胆碱低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入十二烷基硫酸钠12.9mg(0.03wt.％)，加热至60℃后搅拌混合均匀，再加入二氧化硅0.215g(0.5wt.％)，并于60℃下搅拌1.5小时，搅拌转速为800r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中。在25℃下超声分散1小时，得到草酸/甜菜碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴锰酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在50℃下混合并反应24小时，搅拌速度为800r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为86.49％、89.23％、85.91％。
实施例3
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入乙二醇20.7g(0.333mol)和氯化胆碱15.5g(0.111mol)于室温下混合后，加热至80℃后搅拌1.5小时，搅拌转速为600r/min，反应结束后冷却至室温，得到乙二醇/氯化胆碱低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入聚乙烯醇18.1mg(0.05wt.％)，加热至80℃后搅拌混合均匀，再加入二氧化钛0.362g(1.0wt.％)，并于80℃下搅拌1小时，搅拌转速为600r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中。在25℃下超声分散1.5小时，得到乙二醇/氯化胆碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴锰酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在60℃下混合并反应24小时，搅拌转速为600r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为92.31％、94.65％、90.33％。
实施例4
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入柠檬酸64.0g(0.333mol)和四甲基氯化铵12.2g(0.111mol)于室温下混合后，加热至60℃后搅拌1.5小时，搅拌转速为600r/min，反应结束后冷却至室温，得到柠檬酸/四甲基氯化铵低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入Span-80 0.061g(0.08wt.％)，加热至60℃后搅拌混合均匀，再加入石墨烯1.525g(2.0wt.％)，并于60℃下搅拌1小时，搅拌转速为600r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25℃下超声分散1小时，得到尿素/氯化胆碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴锰酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在60℃下反应24小时，搅拌转速为600r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为83.74％、87.95％、85.63％。
实施例5
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.6g(0.333mol)和甲基三苯基溴化膦39.7g(0.111mol)于室温下混合后，加热至80℃后搅拌2.0小时，搅拌转速为800r/min，反应结束后冷却至室温，得到丙三醇/甲基三苯基溴化膦低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入tween-60 0.070g(0.1wt.％)，加热至60℃后搅拌混合均匀，再加入石墨烯0.704g(1.0wt.％)，并于80℃下搅拌1.5小时，搅拌转速为800r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25℃下超声分散2小时，得到丙三醇/甲基三苯基溴化膦低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴锰酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在80℃下反应24小时，搅拌转速为800r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为75.58％、73.42％、78.52％。
实施例6
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入乙酰丙酸116.12g(1.000mol)和氯化胆碱27.9g(0.200mol)于室温下混合后，加热至80℃后搅拌1.5小时，搅拌转速为600r/min，反应结束后冷却至室温，得到乙酰丙酸/氯化胆碱低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入十二烷基苯磺酸钠0.144g(0.1wt.％)，加热至80℃后搅拌混合均匀，再加入三氧化二铝1.442g(1.0wt.％)，并于80℃下搅拌1小时，搅拌转速为600r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25℃下超声分散1小时，得到乙酰丙酸/氯化胆碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴铝酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在60℃下混合并反应24小时，搅拌转速为600r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为85.83％、83.58％、89.45％。
实施例7
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入丙二酸20.8g(0.200mol)和乙酰胆碱29.2g(0.200mol)于室温下混合后，加热至80℃后搅拌2.0小时，搅拌转速为600r/min，反应结束后冷却至室温，得到丙二酸/乙酰胆碱低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入聚乙二醇0.050g(0.1wt.％)，加热至80℃后搅拌混合均匀，再加入氧化石墨烯0.500g(1.0wt.％)，并于80℃下搅拌1.5小时，搅拌转速为600r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25℃下超声分散1小时，得到丙二酸/乙酰胆碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴铝酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在60℃下混合并反应24小时，搅拌转速为600r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为89.73％、90.15％、91.57％。
实施例8
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入丁二酸118.1g(1.000mol)和四丁基氯化铵27.8g(0.100mol)于室温下混合后，加热至80℃后搅拌2小时，搅拌转速为800r/min，反应结束后冷却至室温，得到丁二酸/四丁基氯化铵低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入聚乙烯醇0.146g(0.1wt.％)，加热至80℃后搅拌混合均匀，再加入碳化硅14.605g(10.0wt.％)，并于80℃下搅拌3小时，搅拌转速为800r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中。在80℃下超声分散3小时，得到丁二酸/四丁基氯化铵低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴锰酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在80℃下反应48小时，搅拌转速为800r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为88.55％、90.68％、89.47％。
实施例9
(1)在配有磁力搅拌的反应器中加入草酸30.0g(0.333mol)和氯化胆碱15.5g(0.111mol)于室温下混合后，加热至100℃后搅拌3小时，搅拌转速为1000r/min，反应结束后冷却至室温，得到草酸/氯化胆碱低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入Op-10 0.046g(0.1wt.％)，加热至100℃后搅拌混合均匀，再加入二氧化钛1.82g(4.0wt.％)，并于100℃下搅拌6小时，搅拌转速为1000r/min，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中。在100℃下超声分散6小时，得到草酸/氯化胆碱低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧镍钴铝酸锂电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测其有价金属元素镍、钴、锂的含量。
(5)将所得正极片裁剪为适当大小并取1.00g，和步骤(3)中制得的低共熔溶剂纳米流体30ml，在100℃下反应72小时，搅拌转速为1000r/min，抽滤，使用激光剥蚀-等离子体质谱仪检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
经过检测与计算，该低共熔溶剂纳米流体回收有价金属元素镍、钴、锂的效率分别为90.14％、92.35％、90.67％。

Claims (8)

1.一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氢键供体与氢键受体于室温下混合，在60～150℃下搅拌0.5～3小时，反应结束后冷却至室温，得到低共熔溶剂；
(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中加入分散剂，在60～150℃下搅拌混合均匀，再加入纳米粒子，在60～150℃下搅拌1～12小时，得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液放入超声波细胞粉碎机中，在25～60℃下超声分散1～6小时，得到低共熔溶剂纳米流体；
(4)将废旧锂离子电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，得到废旧正极片，并检测正极片中有价金属元素镍、钴、锂的含量；
(5)将所得正极片裁剪为适当大小，并取适量加入步骤(3)得到的低共熔溶剂纳米流体中，在25～220℃下搅拌24～72h，过滤，检测反应后的溶液中有价金属元素镍、钴、锂的含量。
2.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氢键供体为尿素、草酸、柠檬酸、丙二酸、丁二酸、乙二醇、丙三醇、木糖醇、D-异山梨糖醇和乙酰丙酸中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氢键受体为氯化胆碱、1-乙基氯化铵、四甲基氯化铵、乙酰胆碱、甜菜碱、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、甲基三苯基溴化膦中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1:1～10:1。
5.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、tween-60、Span-80和Op-10中的一种或几种，分散剂的质量分数为0.01％～0.1％。
6.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述纳米粒子为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、石墨烯、碳化硅、氧化石墨烯中的任意一种或几种，纳米粒子的质量分数为0.2～10％。
7.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述废旧锂离子电池为废旧镍钴锰酸锂电池、废旧镍钴铝酸锂电池中的任意一种或几种三元电池。
8.根据权利要求1所述的基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述超声分散时的超声功率为30KW。
CN201911375708.4A 2019-12-27 2019-12-27 一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法 Active CN111074074B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911375708.4A CN111074074B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911375708.4A CN111074074B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111074074A true CN111074074A (zh) 2020-04-28
CN111074074B CN111074074B (zh) 2020-10-27

Family

ID=70318422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911375708.4A Active CN111074074B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111074074B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111600090A (zh) * 2020-06-02 2020-08-28 南方科技大学 一种回收废旧锂电池的工艺
CN111607701A (zh) * 2020-06-02 2020-09-01 上海电力大学 一种废旧锂离子电池正极金属回收的方法
CN111888891A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 山东理工大学 一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法
CN112195342A (zh) * 2020-09-09 2021-01-08 江苏大学 一种酸性低共熔溶剂低温下浸出废旧锂电池中有价金属的方法
CN112226632A (zh) * 2020-09-11 2021-01-15 江苏大学 一种疏水性低共熔溶剂选择性萃取沉锂母液中锂的方法
CN113437379A (zh) * 2021-06-24 2021-09-24 齐鲁理工学院 一种废旧三元锂电池的回收以及再生的方法
CN113488714A (zh) * 2021-06-22 2021-10-08 清华大学深圳国际研究生院 失效锂离子电池正极材料修复方法、再生正极材料及应用
CN114300777A (zh) * 2022-03-04 2022-04-08 中南大学 一种锂电池正极粉料回收方法、催化剂及其应用
CN114425181A (zh) * 2020-10-10 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种多孔液体材料及其制备方法和应用
CN114644366A (zh) * 2022-03-16 2022-06-21 贵州大学 基于低共熔溶剂的废旧锂离子电池的钴酸锂闭环回收方法
CN114790252A (zh) * 2021-01-25 2022-07-26 中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院 一种低共熔溶剂及其制备方法和在制备甲壳素中的应用
CN114875243A (zh) * 2022-04-27 2022-08-09 中南大学 低共熔溶剂、其制备方法、锂电池正极材料的浸出方法
CN115747493A (zh) * 2021-09-03 2023-03-07 中国科学院过程工程研究所 一种低共熔溶剂分离回收废锂电池中金属的方法
CN117577990A (zh) * 2024-01-08 2024-02-20 科立鑫(珠海)新能源有限公司 一种锂离子电池回收正极粉料的工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109261231A (zh) * 2018-10-15 2019-01-25 天津医科大学 低共熔溶剂氧化石墨烯掺杂整体柱微流控芯片及其制备方法
CN110331290A (zh) * 2019-07-08 2019-10-15 中南大学 液相法回收废旧锂电池正极材料中的锂和过渡元素的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109261231A (zh) * 2018-10-15 2019-01-25 天津医科大学 低共熔溶剂氧化石墨烯掺杂整体柱微流控芯片及其制备方法
CN110331290A (zh) * 2019-07-08 2019-10-15 中南大学 液相法回收废旧锂电池正极材料中的锂和过渡元素的方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111607701A (zh) * 2020-06-02 2020-09-01 上海电力大学 一种废旧锂离子电池正极金属回收的方法
CN111600090A (zh) * 2020-06-02 2020-08-28 南方科技大学 一种回收废旧锂电池的工艺
CN111888891B (zh) * 2020-08-11 2022-03-04 山东理工大学 一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法
CN111888891A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 山东理工大学 一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法
CN112195342A (zh) * 2020-09-09 2021-01-08 江苏大学 一种酸性低共熔溶剂低温下浸出废旧锂电池中有价金属的方法
CN112226632A (zh) * 2020-09-11 2021-01-15 江苏大学 一种疏水性低共熔溶剂选择性萃取沉锂母液中锂的方法
CN112226632B (zh) * 2020-09-11 2022-06-21 江苏大学 一种疏水性低共熔溶剂选择性萃取沉锂母液中锂的方法
CN114425181A (zh) * 2020-10-10 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种多孔液体材料及其制备方法和应用
CN114425181B (zh) * 2020-10-10 2023-06-06 中国石油化工股份有限公司 一种多孔液体材料及其制备方法和应用
CN114790252A (zh) * 2021-01-25 2022-07-26 中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院 一种低共熔溶剂及其制备方法和在制备甲壳素中的应用
CN113488714B (zh) * 2021-06-22 2022-10-21 清华大学深圳国际研究生院 失效锂离子电池正极材料修复方法、再生正极材料及应用
CN113488714A (zh) * 2021-06-22 2021-10-08 清华大学深圳国际研究生院 失效锂离子电池正极材料修复方法、再生正极材料及应用
CN113437379A (zh) * 2021-06-24 2021-09-24 齐鲁理工学院 一种废旧三元锂电池的回收以及再生的方法
CN115747493A (zh) * 2021-09-03 2023-03-07 中国科学院过程工程研究所 一种低共熔溶剂分离回收废锂电池中金属的方法
CN114300777A (zh) * 2022-03-04 2022-04-08 中南大学 一种锂电池正极粉料回收方法、催化剂及其应用
CN114644366A (zh) * 2022-03-16 2022-06-21 贵州大学 基于低共熔溶剂的废旧锂离子电池的钴酸锂闭环回收方法
CN114875243A (zh) * 2022-04-27 2022-08-09 中南大学 低共熔溶剂、其制备方法、锂电池正极材料的浸出方法
CN114875243B (zh) * 2022-04-27 2024-06-28 中南大学 低共熔溶剂、其制备方法、锂电池正极材料的浸出方法
CN117577990A (zh) * 2024-01-08 2024-02-20 科立鑫(珠海)新能源有限公司 一种锂离子电池回收正极粉料的工艺
CN117577990B (zh) * 2024-01-08 2024-09-10 科立鑫(珠海)新能源有限公司 一种锂离子电池回收正极粉料的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN111074074B (zh) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111074074B (zh) 一种基于低共熔溶剂纳米流体回收废旧锂离子电池正极材料的方法
CN111041216B (zh) 一种丙三醇低共熔溶剂萃取回收废旧三元锂电池正极金属材料的方法
CN106929664B (zh) 一种从废旧三元锂离子电池中回收锂的方法
CN109536713B (zh) 一种利用离子液体分离废旧锂离子电池正极活性物质与铝箔的方法
CN110217830B (zh) 废旧锂离子电池正极材料钴酸锂的熔盐活化再生方法
CN110343864B (zh) 微波焙烧辅助回收废旧电极材料中锂和钴的方法
CN111384462A (zh) 一种从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨制备石墨烯的方法
CN111573662A (zh) 一种利用回收石墨制备高容量负极材料的方法
CN108711656A (zh) 一种废旧锂离子电池的回收利用方法
CN112707447A (zh) 一种从废旧钴酸锂电池中回收再生正极材料的方法
CN105304971A (zh) 废旧锂电池正极材料的机械化学回收利用方法
CN110157915A (zh) 锂电池正极材料的高效再利用方法
CN105098280A (zh) 一种从废旧锂离子电池中回收集流体的方法
CN107706476A (zh) 一种废旧锂离子电池的溶剂分选预处理方法
CN115652077A (zh) 一种废旧锰酸锂电池选择性分离回收锂和锰的方法
CN111517340A (zh) 一种从废弃三元锂离子电池的ncm111正极材料中回收碳酸锂的方法
CN108987839B (zh) 一种对锂电池正极失效钴酸锂结构重整修复的方法
CN108987840A (zh) 利用废旧锂离子电池制备镍钴锰酸锂正极材料的方法
CN108923094A (zh) 一种锰酸锂废电池正极片的再生方法
CN117276731A (zh) 一种深共晶溶剂回收再生废旧锂离子电池正极材料的方法
CN116732343A (zh) 新型低共熔溶剂回收废旧磷酸铁锂电池中锂的方法
CN115537567A (zh) 用于废旧锂离子电池正极片回收的低共熔溶剂及其应用
CN116435636A (zh) 一种醇基低共熔溶剂剥离废弃电池正/负极材料与集流体的方法
CN115395122A (zh) 采用低共熔溶剂分离废旧锂离子电池正极材料的回收方法
CN102447149A (zh) 将废旧锂离子电池正极材料用于镍钴电池负极材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant