一種利用功率超聲回收鋰電池的方法技術

一種利用功率超聲回收鋰電池的方法，它涉及一種鈷酸鋰電池回收方法。本發明專利技術的目的是要解決現有技術無法滿足鋰電池回收的問題。方法：正極片取出并粉碎，然后加入H

Method for recovering lithium battery by power ultrasonic

The invention relates to a method for recovering lithium batteries by power ultrasonic, which relates to a recovery method of cobalt lithium battery. The object of the invention is to solve the problem that the prior art can not satisfy the recovery of the lithium battery. Method: remove the positive plate and smash, then add H

【技術實現步驟摘要】
一種利用功率超聲回收鋰電池的方法
本專利技術涉及一種鈷酸鋰電池回收方法。
技術介紹
在電池領域，相比較鎳鎘電池(NiCd)和鎳氫電池(NiMH)，鋰電池(LIBs)擁有眾多優勢，包括較高的能量密度，長久的工作壽命，較弱的記憶效應以及更低的質量。因為這些優點，鋰電池被廣泛應用在儲能領域。根據相關研究，2015年中國鋰電池總產量47.13Gwh據測算，到2020年動力鋰電池的需求量將達到125Gwh，報廢量將達32.2Gwh，約50萬噸；到2023年，報廢量將達到101Gwh，約116萬噸。同時，智能手機和電腦的廣泛應用，也將產生巨大的廢棄鋰電池。如果能將這部分廢棄金屬回收，可以創造巨大的工業產值，同時為工業節省巨大的原料。另外，隨著智能手機的普及，將會在市場上產生巨大的鋰離子電池的需求，預計到2030年，鋰離子電池的產量將達到45億臺。與巨大的產量和市場需求相對應的是鋰離子電池回收體系的欠缺。我國鋰資源的開采規模和技術與國外仍有一定差距。國內鋰礦生產規模較小，不能滿足需要，我國鋰生產企業所需的礦石主要依靠進口。此外，由于資源、技術等因素的限制，我國對鹽湖鋰的開發速度也相對緩慢。鋰、鈷等元素的市場價格不斷走高，電池回收具有巨大的潛在價值。鋰元素和鈷元素廣泛應用于智能手機、新能源汽車中。由于需求不斷擴大，市場中的碳酸鋰和草酸鈷價格在近幾年不斷上升，越來越多的企業開始關注鋰電池的回收工藝。廢棄電池如不經妥善處理會給環境帶來巨大污染。現有的廢舊電池處理方式主要有固化深埋、廢井存放和資源化回收。由于我國在資源回收方面的企業較少，大多數的廢舊電池得不到妥善處理，給環境帶來巨大負擔的同時，也成為人類健康的一大威脅。目前的鋰電池回收比較合理的方法是用機械粉碎的方法處理電池正負極，之后采用化學方法浸出鋰電池中的貴重金屬元素。之后把溶液中的鋰、鈷以沉淀形式析出，再通過高溫燒結的方法，重新制備正負極材料。此過程存在很多無法避免的問題，導致無法投入生產。比如，1)通過機械粉碎的方法難以充分剝落正負極材料，用人工清理雖然效果好但顯然效率低下；2)反應所需時間比較多，整個流程周期比較長，耗時嚴重經濟效益低；3)提取比率偏低，很難將電池材料完全回收到位，存在二次浪費的問題；4)回收過程中所用到的化學試劑會造成污染，加重環境負擔。所以現有工藝無法滿足生產需求。
技術實現思路
本專利技術的目的是要解決現有技術無法滿足鋰電池回收的問題，而提供一種利用功率超聲回收鋰電池的方法。一種利用功率超聲回收鋰電池的方法，具體是下以下步驟完成的：將廢舊鈷酸鋰電池的正極片取出，并粉碎成(3～6)×(3～6)mm的小片，得到小片狀正極片；將小片狀正極片加入H2SO4-H2O2體系中，并以間歇形式施加超聲波，反應時間為60min～120min，得到得到反應產物；對反應產物進行過濾，得到一次濾液和一次濾渣，一次濾渣為鋁箔、粘結劑和炭黑，采用流水沖洗，干燥后回收鋁箔；向一次濾液中加入草酸，攪拌1min～5min，然后進行第二次過濾，得到二次濾液和二次濾渣，二次濾渣為草酸鈷，采用流水沖洗，干燥后回收草酸鈷；向二次濾液中加入碳酸鈉，攪拌1min～3min，然后進行第三次過濾，得到三次濾液和三次濾渣，三次濾渣為碳酸鋰，采用流水沖洗，干燥后回收碳酸鋰；所述的小片狀正極的質量與H2SO4-H2O2體系的體積比為10g:(250～350)mL；所述的小片狀正極片與草酸的質量比為10:(27～28)；所述的小片狀正極片與碳酸鈉的質量比為10:(40～41)。本專利技術原理：本專利技術主要研究超聲波對鈷酸鋰電池中Co和Li元素的回收效率的影響，并探索了一種廉價的回收Co和Li元素的方法；首先在功率超聲作用下，利用H2SO4-H2O2體系對粉碎后的小片狀正極片進行溶解，使LiCoO2與H+和H2O2反應，生成Co2+和Li+，反應方程式如下：2LiCoO2+3H2SO4+H2O2→2CoSO4+O2+Li2SO4+4H2O對溶液進行過濾，濾渣為炭黑、鋁片和粘結劑，流水沖洗獲得鋁片可直接做電池鋁基；一次濾液中含Co，Li元素，利用草酸與一次濾液反應生成草酸鈷沉淀，達到回收Co2+的目的，反應方程式如下：CoSO4+H2C2O4→H2SO4+CoC2O4↓進行二次過濾，濾渣為草酸鈷，流水沖洗獲得草酸鈷；二次濾液為含Li濾液，利用Na2CO3與二次濾液反應生成Li2CO3沉淀，達到回收Li+的目的，反應方程式如下：Li2SO4+Na2CO3→Na2SO4+Li2CO3↓。本專利技術優點：一、電池的回收反應體系成分復雜，另外Co和Li有復雜的配位化合物，相比較超聲波的純物理反應，原有方法中，在反應體系中引入新的化學試劑一方面會引起未知的反應，不好對反應過程進行判斷，另外增加新的化學試劑，會產生新的雜質，降低生成物純度。二、本專利技術是一種利用功率超聲回收鈷酸鋰電池中Co、Li的技術，該方法使用了H2SO4和H2O2等成本低廉的工業原料，在原有的方法上，利用超聲波，大大減少了工業原料的使用，降低了成本，且廢液對環境無污染，排放低；三、本專利技術對Co的回收率達到88％以上，最高可達98.63％，對Li的回收率達到87％以上，最高可達99.06％。附圖說明圖1是Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例1中Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例2中Co的回收率-功率超聲時間曲線圖；圖2是Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例1中Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例2中Li的回收率-功率超聲時間曲線圖；圖3是Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例2中Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例3中Co的回收率-功率超聲時間曲線圖；圖4是Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例2中Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例3中Li的回收率-功率超聲時間曲線圖；圖5是Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例1中Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例4中Co的回收率-時間曲線圖；圖6是Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例1中Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例4中Li的回收率-時間曲線圖；圖7是Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例2中Co的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例5中Co的回收率-時間曲線圖；圖8是Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中●表示實施例2中Li的回收率-功率超聲時間曲線圖，圖中■表示實施例5中Li的回收率-時間曲線圖。具體實施方式具體實施方式一：本實施方式是一種利用功率超聲回收鋰電池的方法，具體是以下步驟完成的：將廢舊鈷酸鋰電池的正極片取出，并粉碎成(3～6)×(3～6)mm的小片，得到小片狀正極片；將小片狀正極片加入H2SO4-H2O2體系中，并以間歇形式施加超聲波，反應時間為60min～120min，得到得到反應產物；對反應產物進行過濾，得到一次濾液和一次濾渣，一次濾渣為鋁箔、粘結劑和炭黑，采用流水沖洗，干燥后回收鋁箔；向一次濾液中加入草酸，攪拌1min～5min，然后進行第二次過濾，得到二次濾液和二次濾渣，二次濾渣為草酸鈷，采用流水沖洗本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用功率超聲回收鋰電池的方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：將廢舊鈷酸鋰電池的正極片取出，并粉碎成(3～6)×(3～6)mm的小片，得到小片狀正極片；將小片狀正極片加入H

【技術特征摘要】
1.一種利用功率超聲回收鋰電池的方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：將廢舊鈷酸鋰電池的正極片取出，并粉碎成(3～6)×(3～6)mm的小片，得到小片狀正極片；將小片狀正極片加入H2SO4-H2O2體系中，并以間歇形式施加超聲波，反應時間為60min～120min，得到得到反應產物；對反應產物進行過濾，得到一次濾液和一次濾渣，一次濾渣為鋁箔、粘結劑和炭黑，采用流水沖洗，干燥后回收鋁箔；向一次濾液中加入草酸，攪拌1min～5min，然后進行第二次過濾，得到二次濾液和二次濾渣，二次濾渣為草酸鈷，采用流水沖洗，干燥后回收草酸鈷；向二次濾液中加入碳酸鈉，攪拌1min～3min，然后進行第三次過濾，得到三次濾液和三次濾渣，三次濾渣為碳酸鋰，采用流水沖洗，干燥后回收碳酸鋰；所述的小片狀正極的質量與H2SO4-H2O2體系的體積比為10g:(250～350)mL；所述的小片狀正極片與草酸的質量比為10:(27～28)；所述的小片狀正極片與碳酸鈉的質量比為10:(40～41)。2.根據權利要求1所述的一種利用功率超聲回收鋰電池的方法，其特征在于所述的H2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙禹，周慶強，李帥，張彬瑞，許亞飛，宋文平，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23