【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及廢舊三元鋰電池回收，尤其涉及一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法。
技術介紹
1、在三元鋰電池正極材料li-ni-co-mn-o中，mn的存在提高了材料的安全性能、降低成本，ni的存在增加了材料的容量，co的引入提高了電導率，減少了陽離子的混排，通過調節三元材料中ni、co、mn元素的比例，從而獲得具有高容量、高電位、循環性能穩定、安全性較高的鋰離子電池的三元正極材料，但是若對廢棄的三元鋰電池隨意處理，則會因為化學物質滲透到地面，導致水源污染和生態系統的破壞，此外廢棄的三元鋰電池含有豐富的有價金屬，若能及時回收，制備再生前驅體，則能夠降低電池生產的成本。
2、專利技術專利cn109193057a公開了一種利用廢舊三元鋰電池制備正極材料前驅體的方法，是將拆分后的正極材料依次采用加壓氨浸和常壓酸浸工藝，進而實現主金屬鋰鎳鈷和摻雜金屬的分離，通過調控合成過程中鎳、鈷和摻雜鹽的配比，實現不同系列三元材料前驅體產品生產的需求；但是上述浸出工藝中，采用大量酸液堿液和添加還原性化合物，從而產生大量污染環境的廢液，此外，鋰元素的浸出率較低。
3、針對此方面的技術缺陷，現提出一種解決方案。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體方法，用于解決現有技術中的廢舊三元鋰電池正極材料中金屬元素的浸提工藝，產生大量酸堿廢液和有害無機還原劑的問題。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：一種廢舊三元鋰電池回收
3、s1、去除廢舊三元鋰電池的塑料外包裝，后置于nacl鹽溶液中進行放電處理、通風櫥內手動拆解，得到正極活性物質，將所述正極活性物質采用有機溶劑超聲剝離，得到去除粘結劑的三元鋰電池正極材料，將去除粘結劑的三元鋰電池正極材料球磨、篩分，得到預處理后的三元鋰電池正極材料粉末；
4、對廢舊的三元鋰電池正極材料進行預處理，具體步驟包括電池放電、拆解分選、正極活性物質和集流體分離，將廢舊的三元鋰電池浸泡在鹽溶液中，利用電池自身正負極的氧化還原反應消耗殘存的電量；
5、三元鋰電池各組分包括正極材料、負極石墨、鋁箔、銅箔和隔膜，通過拆解分選，獲得三元鋰電池正極材料，由于正極材料采用粘結劑pvdf和鋁箔粘合，通過采用n,n-二甲基甲酰胺有機溶劑溶解pvdf，從而實現正極材料和鋁箔集流體的分離；
6、此外，在有機溶劑溶解過程中，超聲波輔助可以加快pvdf在有機溶劑的溶解速度，并且借助超聲空化氣泡破裂時對材料溶界面產生巨大沖擊力，進而顯著提高正極材料與集流體鋁箔的剝離效率，后將三元鋰電池正極材料研磨成粉末狀，得到預處理后的正極材料粉末。
7、s2、將所述三元鋰電池正極材料粉末和低共熔溶劑按照液固比20-30ml/g混合，加熱反應，得到混合液，采用0.5um孔徑的濾膜過濾混合液，得到浸出液和濾渣，采用icp-oes對浸出液中各金屬離子濃度進行檢測，得到各金屬離子的浸出率。
8、本專利技術是采用低共熔溶劑對于預處理后的三元鋰電池正極材料粉末進行浸出；其中，四丁基氯化銨、噻吩甲酰三氯丙酮和苯甲酰三氯丙酮作為氫鍵受體，有機酸作為氫鍵供體；其中，有機酸包括含有羥基、羧酸基團的酒石酸、草酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的任意一種及其組合物，后將混合液采用濾膜過濾，分離得到相應的浸出液和濾渣。
9、s3、在浸出液中補加一定量的鎳鹽、鈷鹽和錳鹽，得到復配金屬液，將少量的復配金屬液、氨水和氫氧化鈉溶液混合，作為底液，后使用蠕動泵將剩余的復配金屬液、氨水和氫氧化鈉溶液滴加至底液中，得到反應后的混合液，依據合成三元前驅體中鎳、鈷、錳的配比和檢測得到的浸出液中各金屬離子的濃度，確定添加的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽的用量。
10、s4、將反應后的混合液靜置、后過濾，得到沉淀，將沉淀用蒸餾水洗滌，在60℃下真空干燥6h，得到三元前驅體。
11、進一步的，所述s2中，低共熔溶劑的制備方法具體為：
12、將四丁基氯化銨、噻吩甲酰三氯丙酮和苯甲酰三氯丙酮混合，后加入乙醇溶劑，混合攪拌均勻，再加入有機酸，混合反應，獲得低共熔溶劑。
13、進一步的，所述四丁基氯化銨、噻吩甲酰三氯丙酮、苯甲酰三氯丙酮、乙醇、有機酸的用量比為20g:1-1.5g:1-2g:100ml:30g。
14、進一步的，所述有機酸包括酒石酸、草酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸中的一種或多種。
15、其中，低共熔溶劑合成的反應原理為：
16、
17、進一步的，混合反應的溫度為50-60℃、混合反應的時長為30-60min。
18、預處理后的正極材料粉末采用低共熔溶劑浸出各金屬離子時，通過調節浸出工藝中各項工藝參數，從而達到最佳的浸出效率，在一定范圍內，隨著混合反應的溫度的升高，加速離子的傳質和擴散，改善金屬離子的浸出動力學，隨著混合反應的時長的增加，增加低共熔溶劑和預處理后的正極材料粉末之間的接觸時間，能夠確保固體材料和溶劑有足夠的反應時間，隨著溶劑占比的增加，反應體系更加流動，固體顆粒與溶液接觸更加充分，從而促進了浸出反應的進行；
19、本專利技術中，選取的浸出工藝參數具體為：預處理后的三元鋰電池正極材料粉末和低共熔溶劑的固液比為20-30ml/g、混合反應的溫度為50-60℃、混合反應的時長為30-60min。
20、進一步的，依據檢測的金屬離子浸出率，依據檢測的各金屬離子的浸出率，合成三元前驅體中鎳、鈷、錳的比例，補加一定量的鎳鹽、鈷鹽和錳鹽，使得浸出液中總的金屬離子的濃度為1mol/l。
21、進一步的，滴加的氨水的濃度為2mol/l、體積為100ml；naoh溶液的濃度為5mol/l、體積為40ml。
22、本專利技術具備下述有益效果：
23、1、本專利技術制備的低共熔溶劑不僅采用季銨鹽作為氫鍵受體，此外，還添加了具備f元素的的噻吩甲酰三氯丙酮和苯甲酰三氯丙酮作為氫鍵受體；噻吩甲酰三氯丙酮和苯甲酰三氯丙酮作能夠和鋰離子吸附，從而進一步提高低共熔溶劑對于鋰離子的浸出效率，有效地解決了低共熔溶劑無法對三元鋰正極材料富含的多種金屬離子均具有較高的浸出效率的問題。此外，本專利技術中的低共熔溶劑粘度值較低，從而能夠提高后期浸出工藝中各金屬離子的浸出效率；其中，li的浸出率超過93％，mn的浸出率可以達到98％。本專利技術采用的低共熔溶劑不僅綠色環保，且可循環再利用。
24、2、本專利技術是通過調控噻吩甲酰三氯丙酮、苯甲酰三氯丙酮在低共熔溶劑中的比例，從而提高li的浸出率；通過調控naoh溶液的濃度和體積、補加的鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的用量比，從而滿足不同系列的三元正極材料的制備需求。
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1.一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述S2中，低共熔溶劑的制備方法具體為：
3.根據權利要求2所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述四丁基氯化銨、噻吩甲酰三氯丙酮、苯甲酰三氯丙酮、乙醇、有機酸的用量比為20g:1-1.5g:1-2g:100mL:30g。
4.根據權利要求2所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述有機酸包括酒石酸、草酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸中的一種或多種。
5.根據權利要求2所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，混合反應的溫度為50-60℃、混合反應的時長為30-60min。
6.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述S3中，依據檢測的各金屬離子的浸出率，合成三元前驅體中鎳、鈷、錳的比例，補加一定量的鎳鹽、鈷鹽和錳鹽，使得浸出液中總的金屬離子的濃度為1mol/L。<...
【技術特征摘要】
1.一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述s2中，低共熔溶劑的制備方法具體為：
3.根據權利要求2所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述四丁基氯化銨、噻吩甲酰三氯丙酮、苯甲酰三氯丙酮、乙醇、有機酸的用量比為20g:1-1.5g:1-2g:100ml:30g。
4.根據權利要求2所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅體的方法，其特征在于，所述有機酸包括酒石酸、草酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸中的一種或多種。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：朱昊天，朱建楠，耿樊輝，葉根兵，王興龍，
申請(專利權)人：安徽南都華鉑新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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