本發明涉及動力電池回收技術領域，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：

近年來，由于環境污染和能源危機問題日益突出，新能源汽車及動力蓄電池得到了突飛猛進的發展。動力蓄電池包括鉛酸蓄電池、鎳氫動力電池和鋰離子動力電池，其中具有高能量密度和循環特性的鋰離子動力電池，被譽為未來動力蓄電池的最佳發展方向。隨著電子電器產品的不斷更新換代以及新能源汽車產銷量的不斷提升，必將導致廢舊鋰離子電池的數量急劇增加。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，鈷被界定為戰略金屬，這些稀缺資源如果不加以回收，勢必造成資源的巨大浪費，因此，廢舊鋰電池的資源化利用成為近年的研究熱點。

目前關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金屬鈷和鋰的回收，濕法和火法冶金技術是回收鋰鈷酸中金屬資源的主要技術。濕法回收主要是將廢舊鋰電池粉碎后直接加酸浸取，將金屬轉化為具有一定附加值的產品，如金屬的硫酸鹽、硝酸鹽等以及重新組合成鋰鈷酸等復合功能性材料。火法回收直接高溫焚燒電池的拆解碎片回收金屬，工藝相對簡單，適合大規模處理種類繁雜的廢舊鋰電池。雖然上述兩種回收技術比較成熟，但均存在一定的技術缺陷，包括使用藥劑過于昂貴、分離過程中金屬資源流失嚴重、消耗大量酸堿、后續廢液難以處置、環境負荷大等問題。

現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。

技術實現要素：

本發明設計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。本發明是采用如下方案實現的：

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，然后過濾，得到濾液；

步驟三，測得濾液中金屬離子的濃度，并相應的向溶液中補充鎳和/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，然后過濾沉淀物并洗滌、干燥，得到鎳鈷錳的前驅體；

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

步驟六，將鎳鈷錳前驅體與碳酸鋰粉末混合，煅燒，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

優選地，步驟一中，廢舊電池正極材料的煅燒溫度為500～850℃。

優選地，步驟二中，鹽酸的濃度為5～6mol/L。

優選地，步驟四中，溶液中的pH值為8.2～11,溶液溫度為50～60℃。

優選地，步驟六中，鎳鈷錳前驅體與碳酸鋰的煅燒溫度為800～1000℃。

更優選地，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。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例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與鋁箔分離。然后將10g鈷酸鋰活性物質溶解于6mol/L的鹽酸中，過濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測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，然后將共沉淀物過濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅體145.79g

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應得到碳酸鋰沉淀，過濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅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與鋁箔分離。然后將10g錳酸鋰活性物質溶解于5mol/L的鹽酸中，過濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測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，然后將共沉淀物過濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅體140g。

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應得到碳酸鋰沉淀，過濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅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與鋁箔分離。然后將10g鎳酸鋰活性物質溶解于5.8mol/L的鹽酸中，過濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測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，然后將共沉淀物過濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅體。

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應得到碳酸鋰沉淀，過濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅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與鋁箔分離。然后將10g鎳鈷錳酸鋰活性物質溶解于5.8mol/L的鹽酸中，過濾溶液，去除濾渣，得到濾液。

采用離子色譜法測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，然后相應的補充鎳、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，然后將共沉淀物過濾洗滌干燥，得到鎳鈷錳前驅體108.32g。

在以上濾液中加入碳酸鈉，反應得到碳酸鋰沉淀，過濾并干燥碳酸鋰沉淀，得到碳酸鋰粉末。

將鎳鈷錳前驅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，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范。