本發(fā)明涉及動(dòng)力電池回收技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種廢舊電池正極材料的資源化回收方法

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于環(huán)境污染和能源危機(jī)問(wèn)題日益突出，新能源汽車及動(dòng)力蓄電池得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。動(dòng)力蓄電池包括鉛酸蓄電池、鎳氫動(dòng)力電池和鋰離子動(dòng)力電池，其中具有高能量密度和循環(huán)特性的鋰離子動(dòng)力電池，被譽(yù)為未來(lái)動(dòng)力蓄電池的最佳發(fā)展方向。隨著電子電器產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代以及新能源汽車產(chǎn)銷量的不斷提升，必將導(dǎo)致廢舊鋰離子電池的數(shù)量急劇增加。廢舊鋰電池中含有大量的金屬鋰和鈷，其中鋰屬于稀有金屬，鈷被界定為戰(zhàn)略金屬，這些稀缺資源如果不加以回收，勢(shì)必造成資源的巨大浪費(fèi)，因此，廢舊鋰電池的資源化利用成為近年的研究熱點(diǎn)。

目前關(guān)于廢舊鋰電池回收與資源化的研究主要集中在正極材料鋰鈷酸中有價(jià)金屬鈷和鋰的回收，濕法和火法冶金技術(shù)是回收鋰鈷酸中金屬資源的主要技術(shù)。濕法回收主要是將廢舊鋰電池粉碎后直接加酸浸取，將金屬轉(zhuǎn)化為具有一定附加值的產(chǎn)品，如金屬的硫酸鹽、硝酸鹽等以及重新組合成鋰鈷酸等復(fù)合功能性材料?；鸱ɑ厥罩苯痈邷胤贌姵氐牟鸾馑槠厥战饘伲に囅鄬?duì)簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模處理種類繁雜的廢舊鋰電池。雖然上述兩種回收技術(shù)比較成熟，但均存在一定的技術(shù)缺陷，包括使用藥劑過(guò)于昂貴、分離過(guò)程中金屬資源流失嚴(yán)重、消耗大量酸堿、后續(xù)廢液難以處置、環(huán)境負(fù)荷大等問(wèn)題。

現(xiàn)有廢舊鋰電池多為單一鋰電池，電池回收也均為將電池材料單一回收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種廢舊電池正極材料的資源化回收方法，是將各類電池材料資源回收制備成三元正極材料，三元正極材料制成的電池比單一鈷鋰電池、錳鋰電池、鎳鋰電池在成本上更低，電容量更高，性能更優(yōu)。本發(fā)明是采用如下方案實(shí)現(xiàn)的：

一種廢舊電池正極材料的資源化回收方法，包括如下步驟，

步驟一，將廢舊電池正極材料高溫煅燒，使得正極材料中的活性粉末與鋁箔分離；

步驟二，將得到的活性粉末溶于酸溶液中，然后過(guò)濾，得到濾液；

步驟三，測(cè)得濾液中金屬離子的濃度，并相應(yīng)的向溶液中補(bǔ)充鎳和/或鈷和/或錳離子，使得鎳、鈷、錳離子的摩爾濃度為1:1:1；

步驟四，向配制得的鎳、鈷、錳的混合溶液中加入氫氧化鈉，并升溫，使得鎳、鈷、錳離子共沉淀，然后過(guò)濾沉淀物并洗滌、干燥，得到鎳鈷錳的前驅(qū)體；

步驟五，向步驟四中獲得的濾液中加入碳酸鈉，反應(yīng)得到碳酸鋰沉淀，過(guò)濾、洗滌并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末；

步驟六，將鎳鈷錳前驅(qū)體與碳酸鋰粉末混合，煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

優(yōu)選地，步驟一中，廢舊電池正極材料的煅燒溫度為500～850℃。

優(yōu)選地，步驟二中，鹽酸的濃度為5～6mol/L。

優(yōu)選地，步驟四中，溶液中的pH值為8.2～11,溶液溫度為50～60℃。

優(yōu)選地，步驟六中，鎳鈷錳前驅(qū)體與碳酸鋰的煅燒溫度為800～1000℃。

更優(yōu)選地，所述廢舊電池正極材料為錳鋰電池、鈷鋰電池、鎳鋰電池、鎳鈷電池中的至少一種。

本發(fā)明中，將各類電池材料資源回收制備成三元正極材料，三元正極材料制成的電池比單一鈷鋰電池、錳鋰電池、鎳鋰電池在成本上更低，電容量更高，性能更優(yōu)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

高溫煅燒鈷酸鋰正極材料，煅燒溫度為750℃，使得正極材料中的鈷酸鋰活性物質(zhì)與鋁箔分離。然后將10g鈷酸鋰活性物質(zhì)溶解于6mol/L的鹽酸中，過(guò)濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測(cè)定濾液中鈷離子的濃度為0.532mol/L，然后將同樣濃度的鎳酸鋰與錳酸鋰溶液混合，配制成鎳、鈷、錳離子的摩爾濃度為1:1:1的溶液。向溶液中加入氫氧化鈉，調(diào)解pH值為11，水浴加熱，水浴溫度為50℃，使得鎳、鈷、錳離子共沉淀，形成氫氧化鎳、氫氧化鈷、氫氧化錳的共沉淀物，然后將共沉淀物過(guò)濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅(qū)體145.79g

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應(yīng)得到碳酸鋰沉淀，過(guò)濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅(qū)體與碳酸鋰粉末混合，在1000℃的條件下煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料124.56g。

實(shí)施例2

高溫煅燒錳酸鋰正極材料，煅燒溫度為850℃，使得正極材料中的錳酸鋰活性物質(zhì)與鋁箔分離。然后將10g錳酸鋰活性物質(zhì)溶解于5mol/L的鹽酸中，過(guò)濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測(cè)定濾液中錳離子的濃度為0.51mol/L，然后將同樣濃度的鎳酸鋰與鈷酸鋰溶液混合，配制成鎳、鈷、錳離子的摩爾濃度為1:1:1的溶液。向溶液中加入氫氧化鈉，調(diào)解pH值為10，水浴加熱，水浴溫度為50℃，使得鎳、鈷、錳離子共沉淀，形成氫氧化鎳、氫氧化鈷、氫氧化錳的共沉淀物，然后將共沉淀物過(guò)濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅(qū)體140g。

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應(yīng)得到碳酸鋰沉淀，過(guò)濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅(qū)體與碳酸鋰粉末混合，在890℃的條件下煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料119.32g。

實(shí)施例3

高溫煅燒鎳酸鋰正極材料，煅燒溫度為650℃，使得正極材料中的錳酸鋰活性物質(zhì)與鋁箔分離。然后將10g鎳酸鋰活性物質(zhì)溶解于5.8mol/L的鹽酸中，過(guò)濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測(cè)定濾液中鎳離子的濃度為0.50mol/L，然后將同樣濃度的鈷酸鋰與錳酸鋰溶液混合，配制成鎳、鈷、錳離子的摩爾濃度為1:1:1的溶液。向溶液中加入氫氧化鈉，調(diào)解pH值為8.9，水浴加熱，水浴溫度為55℃，使得鎳、鈷、錳離子共沉淀，形成氫氧化鎳、氫氧化鈷、氫氧化錳的共沉淀物，然后將共沉淀物過(guò)濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅(qū)體。

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應(yīng)得到碳酸鋰沉淀，過(guò)濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅(qū)體與碳酸鋰粉末混合，在900℃的條件下煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料139.8g。

實(shí)施例4

高溫煅燒鎳鈷錳酸鋰正極材料，煅燒溫度為780℃，使得正極材料中的鎳鈷錳酸鋰活性物質(zhì)與鋁箔分離。然后將10g鎳鈷錳酸鋰活性物質(zhì)溶解于5.8mol/L的鹽酸中，過(guò)濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測(cè)定濾液中金屬離子的濃度，其中鎳離子的濃度為0.19mol/L、鈷離子的濃度為0.16mol/L、錳離子的濃度為0.13mol/L三種離子的濃度，然后相應(yīng)的補(bǔ)充鎳、鈷、錳離子，配制成鎳、鈷、錳離子的摩爾濃度為1:1:1的溶液。向溶液中加入氫氧化鈉，調(diào)解pH值為11，水浴加熱，水浴溫度為50℃，使得鎳、鈷、錳離子共沉淀，形成氫氧化鎳、氫氧化鈷、氫氧化錳的共沉淀物，然后將共沉淀物過(guò)濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅(qū)體108.32g。

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應(yīng)得到碳酸鋰沉淀，過(guò)濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅(qū)體與碳酸鋰粉末混合，在900℃的條件下煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料98.7g。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范。