CN112607787B - 一种钴酸锂高铁料回收利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钴酸锂高铁料回收利用的方法，包括以下步骤：(1)将钴酸锂高铁料在900℃～1100℃烧结5h～30h，将烧结后的钴酸锂高铁料粉碎、分级，得到钴酸锂产品；(2)将钴酸锂产品与钴化合物混合均匀，得到混合均匀的钴酸锂物料；(3)将混合均匀的钴酸锂物料在800℃～1100℃烧结5h～30h，将烧结后的混合均匀的钴酸锂物料进行破碎、分级，得到包覆后的钴酸锂产品。本发明可使钴酸锂高铁料经过处理后磁性物质含量、pH以及电性能等关键指标达到目前商用钴酸锂的水平，具有良好的电性能和安全性能，并且此方法适用于大规模工业生产。

Description

一种钴酸锂高铁料回收利用的方法
技术领域
本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种钴酸锂高铁料回收利用的方法。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、使用寿命长、工作温度范围宽、无记忆效应以及无污染等优点，已经得到广泛应用，而且已经成为未来储能和汽车用动力电池的重要候选形式。锂离子电池的性能主要取决于电池内部所用材料的性能，目前锂电的正极材料应该最广泛技术、最成熟的还是钴酸锂。钴酸锂的工业化生产方法主要是高温烧结法，此生产方法工艺简单成本低，但是在生产过程中为了除去生产过程中带入的磁性物质，需要使用电磁除铁器进行除铁。在除铁过程中不可避免会有一部分高铁料(一般在0.7％～1.2％)产生,高铁料磁性物质含量较高，一般磁性物质含量在800ppb左右，无法作为正常品进行电池生产。钴酸锂本身由于资源有限，价格昂贵，如果生产过程中产生的高铁料无法加以利用，则更加大了生产成本。
发明内容
针对现有技术中钴酸锂材料生产加工过程中产生的高铁料处理再利用的问题，本发明提供一种简单高效的钴酸锂高铁料工业化处理方法，可使钴酸锂高铁料经过处理后磁性物质含量、pH以及电性能等关键指标达到目前商用钴酸锂的水平，且具有良好的电性能和安全性能。
本发明采用以下技术方案：
一种钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将钴酸锂高铁料在900℃～1100℃烧结5h～30h，将烧结后的钴酸锂高铁料粉碎、分级，得到钴酸锂产品；
(2)将钴酸锂产品与钴化合物混合均匀，得到混合均匀的钴酸锂物料；钴酸锂产品与钴化合物的质量比为1:(0.001～0.1)；
(3)将混合均匀的钴酸锂物料在800℃～1100℃烧结5h～30h，将烧结后的混合均匀的钴酸锂物料进行破碎、分级，得到包覆后的钴酸锂产品。
根据上述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(1)中钴酸锂高铁料的pH为10～13、磁性物质含量大于800ppb。
根据上述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(2)中钴化合物为氢氧化钴。
根据上述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(2)中将钴酸锂产品与钴化合物采用高速混料机混合均匀。
根据上述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(1)中将钴酸锂高铁料置于匣钵中在900℃～1100℃烧结5h～30h。
根据上述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(1)中钴酸锂产品的粒径D50为8μm～25μm、pH为10～12、磁性物质含量低于300ppb。
根据上述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(3)中包覆后的钴酸锂产品的粒径D50为8μm～25μm、pH值为9.5～11、磁性物质含量低于300ppb。
本发明的有益技术效果：与现有技术相比，本发明通过再次烧结，使高铁料中的磁性物质在高温下被氧化，同时磁性物质可以部分渗透到钴酸锂晶格当中。再次通过钴化物包覆、煅烧，可使得最终产品磁性物质含量在300ppb以内，具有良好电性能和循环性能。本发明提供了一种简单高效的钴酸锂高铁料工业化处理方法，可使钴酸锂高铁料经过处理后磁性物质含量、pH以及电性能等关键指标达到目前商用钴酸锂的水平，具有良好的电性能和安全性能，并且此方法适用于大规模工业生产。
附图说明
图1为实施例1制得的钴酸锂产品的SEM图；
图2为实施例1中的扣式半电池的充放电曲线图。
具体实施方式
本发明的一种钴酸锂高铁料回收利用的方法，包括以下步骤：
(1)将钴酸锂高铁料置于匣钵中，将装有钴酸锂高铁料的匣钵在900℃～1100℃高温烧结5h～30h，将烧结后的钴酸锂高铁料粉碎、筛分，得到钴酸锂产品；钴酸锂高铁料的pH为10～13、磁性物质含量大于800ppb。钴酸锂产品的粒径D50为8μm～25μm、pH为10～12、磁性物质含量低于300ppb。
(2)将钴酸锂产品与钴化合物采用高速混料机混合均匀，得到混合均匀的钴酸锂物料；钴酸锂产品与钴化合物的质量比为1:(0.001～0.1)；钴化合物为氢氧化钴。
(3)将混合均匀的钴酸锂物料再次进窑炉在温度为800℃～1100℃的条件下烧结5h～30h，将烧结后的混合均匀的钴酸锂物料进行破碎、筛分，得到包覆后的钴酸锂产品。包覆后的钴酸锂产品的粒径D50为8μm～25μm、pH值为9.5～11、磁性物质含量低于300ppb。
实施例1
收集钴酸锂高铁料填装在330*330*100mm的匣钵中，装填量为5kg，人工切块为9块。将装有钴酸锂高铁料的匣钵放置于马弗炉中，以1.5℃/min的升温速率，升高到950℃，恒温烧结10h；将烧结后的钴酸锂高铁料粉碎、分级，得到粒径D50为18.09μm、pH为10.65、磁性物质含量为244ppb的钴酸锂产品。
将钴酸锂产品与氢氧化钴在高速混料机中混合均匀，得到混合均匀的钴酸锂物料；钴酸锂产品与钴化合物的质量比为1:0.04。
将混合均匀的钴酸锂物料再次放置于马弗炉中，以1.5℃/min的升温速率，升高到1020℃，恒温10h；将烧结后的混合均匀的钴酸锂物料进行粉碎，得到粒度D50为19.11μm、pH＝10.49、磁性物质含量为188.6ppb的包覆后的钴酸锂产品。
将包覆后的钴酸锂产品、导电剂SP和粘结剂PVDF按质量比为90:5:5混匀，加入粘结剂NMP，搅拌均匀后，涂覆于12μm厚的铝箔上，极片在120℃干燥8h后，辊压至85μm厚、裁切成Φ＝12mm的圆形正极片。以金属锂片为负极，1mol/L的LiPF6(DMC+EC+DMC体积比为1:1:1)为电解液，Celgard聚丙烯微孔膜为隔膜，在充满干燥氩气的手套箱中组装成CR2016型扣式半电池。测得首次放电比容量为192Mah/g。
实施例2
收集钴酸锂高铁料填装在330*330*100mm的匣钵中，装填量为5kg，人工切块为9块。将装有钴酸锂高铁料的匣钵放置于马弗炉中，以1.5℃/min的升温速率，升高到1000℃，恒温烧结10h；将烧结后的钴酸锂高铁料粉碎、分级，得到粒径D50为19.29μm、pH为10.43、磁性物质含量为280ppb的钴酸锂产品。
将钴酸锂产品与氢氧化钴在高速混料机中混合均匀，得到混合均匀的钴酸锂物料；钴酸锂产品与钴化合物的质量比为1:0.04。
将混合均匀的钴酸锂物料再次放置于马弗炉中，以1.5℃/min的升温速率，升高到1060℃，恒温10h；将烧结后的混合均匀的钴酸锂物料进行粉碎，得到粒度D50为19.34μm、pH＝10.22、磁性物质含量为172.3ppb的包覆后的钴酸锂产品。
将包覆后的钴酸锂产品、导电剂SP和粘结剂PVDF按质量比为90:5:5混匀，加入粘结剂NMP，搅拌均匀后，涂覆于12μm厚的铝箔上，极片在120℃干燥8h后，辊压至85μm厚、裁切成Φ＝12mm的圆形正极片。以金属锂片为负极，1mol/L的LiPF6(DMC+EC+DMC体积比为1:1:1)为电解液，Celgard聚丙烯微孔膜为隔膜，在充满干燥氩气的手套箱中组装成CR2016型扣式半电池。测得首次放电比容量为191Mah/g。

Claims (5)

1.一种钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将pH为10～13、磁性物质含量大于800ppb的钴酸锂高铁料在900℃～1000℃烧结10h，将烧结后的钴酸锂高铁料粉碎、分级，得到钴酸锂产品；钴酸锂产品的粒径D50为8μm～25μm、pH为10～12、磁性物质含量低于300ppb；
(2)将钴酸锂产品与钴化合物混合均匀，得到混合均匀的钴酸锂物料；钴酸锂产品与钴化合物的质量比为1:0.04；
(3)将混合均匀的钴酸锂物料在1020℃～1060℃烧结5h～30h，将烧结后的混合均匀的钴酸锂物料进行破碎、分级，得到包覆后的钴酸锂产品。
2.根据权利要求1所述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(2)中钴化合物为氢氧化钴。
3.根据权利要求2所述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(2)中将钴酸锂产品与钴化合物采用高速混料机混合均匀。
4.根据权利要求1所述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(1)中将钴酸锂高铁料置于匣钵中在900℃～1000℃烧结10h。
5.根据权利要求1所述的钴酸锂高铁料回收利用的方法，其特征在于，步骤(3)中包覆后的钴酸锂产品的粒径D50为8μm～25μm、pH值为9.5～11、磁性物质含量低于300ppb。
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