混合物裝入陶瓷坩堝并加陶瓷蓋蓋上放入箱式電阻爐中以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到600°C并保溫30min ;焙燒結(jié)束后，將坩堝中的物質(zhì)在攪拌的條件下用45°C的水以固液比(g/mL)為1:30浸出30min ;然后把浸出液升溫到95°C，將3.0mol/L的碳酸鉀溶液緩慢加入浸出液產(chǎn)生沉淀物，所得沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，分析沉淀物中L1、Mn的含量，按照鋰與錳的摩爾比為0.525:1的要求往沉淀物補充一定量的碳酸鋰，然后在行星式球磨機中以400r/min的速度充分球磨2h，再將其在5MPa的壓力下壓緊，放入干凈的陶瓷坩堝中，在空氣氣氛中于450°C恒溫6h，再升溫至750°C保溫20h后緩慢冷卻至室溫，燒制后的樣品粉碎、研磨，過400目篩，獲得錳酸鋰正極材料；將上述步驟中過濾得到的溶液用濃硫酸調(diào)整成分使溶液的PH值為1.0，然后在蒸發(fā)結(jié)晶器中結(jié)晶，結(jié)晶控制條件為真空度0.015MPa、溫度120°C，結(jié)晶物在80°C以及2h下干燥獲得硫酸氫鉀。
[0027]實施例14 收集以錳酸鋰做正極材料的報廢鋰離子電池，在室溫下放置于1.0mol/L的氫氧化鈉水溶液中進行2h的放電處理；放電處理后，將報廢的鋰離子電池進行拆解，獲得正極片；按正極片的質(zhì)量與陶瓷坩堝的容積的比例(g/mL)為1:15的比例將正極片裝入陶瓷坩堝中，然后置于箱式電阻爐中從室溫開始以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到550°C并保溫20min，然后使箱式電阻爐斷電，自然冷卻到室溫；取出經(jīng)過焙燒的正極片，按照正極片的質(zhì)量與水的體積的比例(g/mL)為1:50將正極片放入裝有水的容器中并用電動攪拌器以50r/min的攪拌速度攪拌20min，攪拌過程中水的溫度為30°C;停止攪拌后，將容器里的混合物用10目的篩網(wǎng)進行篩分，篩上物為鋁箔，篩下物為含有正極活性物質(zhì)的溶液；鋁箔用水清洗3次，經(jīng)自然干燥獲得鋁箔；篩下物進行抽濾，濾上物用水清洗3次，獲得正極活性物質(zhì)；將獲得的正極活性物質(zhì)裝入陶瓷坩堝中，然后置于箱式電阻爐中以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到600°C并保溫30min，獲得廢錳酸鋰粉末；將廢錳酸鋰粉末與購買的硫酸氫鉀化工產(chǎn)品按質(zhì)量比(g/g)為1:0.9的比例放入陶瓷研缽中充分研磨混合均勻，然后將研磨后的混合物裝入陶瓷坩堝并加陶瓷蓋蓋上放入箱式電阻爐中以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到650°C并保溫30min ;焙燒結(jié)束后，將坩堝中的物質(zhì)在攪拌的條件下用45°C的水以固液比(g/mL)為1:30浸出30min ;然后把浸出液升溫到95°C，將3.0mol/L的碳酸鉀溶液緩慢加入浸出液產(chǎn)生沉淀物，所得沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，分析沉淀物中L1、Mn的含量，按照鋰與錳的摩爾比為0.525:1的要求往沉淀物補充一定量的碳酸鋰，然后在行星式球磨機中以400r/min的速度充分球磨2h，再將其在5MPa的壓力下壓緊，放入干凈的陶瓷坩堝中，在空氣氣氛中于450°C恒溫6h，再升溫至750°C保溫20h后緩慢冷卻至室溫，燒制后的樣品粉碎、研磨，過400目篩，獲得錳酸鋰正極材料；將上述步驟中過濾得到的溶液用濃硫酸調(diào)整成分使溶液的PH值為1.0，然后在蒸發(fā)結(jié)晶器中結(jié)晶，結(jié)晶控制條件為真空度0.015MPa、溫度120°C，結(jié)晶物在80°C以及2h下干燥獲得硫酸氫鉀。
[0028]實施例15
收集以錳酸鋰做正極材料的報廢鋰離子電池，在室溫下放置于1.0mol/L的氫氧化鈉水溶液中進行2h的放電處理；放電處理后，將報廢的鋰離子電池進行拆解，獲得正極片；按正極片的質(zhì)量與陶瓷坩堝的容積的比例(g/mL)為1:15的比例將正極片裝入陶瓷坩堝中，然后置于箱式電阻爐中從室溫開始以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到550°C并保溫20min，然后使箱式電阻爐斷電，自然冷卻到室溫；取出經(jīng)過焙燒的正極片，按照正極片的質(zhì)量與水的體積的比例(g/mL)為1:50將正極片放入裝有水的容器中并用電動攪拌器以50r/min的攪拌速度攪拌20min，攪拌過程中水的溫度為30°C;停止攪拌后，將容器里的混合物用10目的篩網(wǎng)進行篩分，篩上物為鋁箔，篩下物為含有正極活性物質(zhì)的溶液；鋁箔用水清洗3次，經(jīng)自然干燥獲得鋁箔；篩下物進行抽濾，濾上物用水清洗3次，獲得正極活性物質(zhì)；將獲得的正極活性物質(zhì)裝入陶瓷坩堝中，然后置于箱式電阻爐中以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到600°C并保溫30min，獲得廢錳酸鋰粉末；將廢錳酸鋰粉末與購買的硫酸氫鉀化工產(chǎn)品按質(zhì)量比(g/g)為1:0.9的比例放入陶瓷研缽中充分研磨混合均勻，然后將研磨后的混合物裝入陶瓷坩堝并加陶瓷蓋蓋上放入箱式電阻爐中以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到550°C并保溫30min ;焙燒結(jié)束后，將坩堝中的物質(zhì)在攪拌的條件下用45°C的水以固液比(g/mL)為1:30浸出30min ;然后把浸出液升溫到95°C，將3.0mol/L的碳酸鉀溶液緩慢加入浸出液產(chǎn)生沉淀物，所得沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，分析沉淀物中L1、Mn的含量，按照鋰與錳的摩爾比為0.525:1的要求往沉淀物補充一定量的碳酸鋰，然后在行星式球磨機中以400r/min的速度充分球磨2h，再將其在5MPa的壓力下壓緊，放入干凈的陶瓷坩堝中，在空氣氣氛中于450°C恒溫6h，再升溫至750°C保溫20h后緩慢冷卻至室溫，燒制后的樣品粉碎、研磨，過400目篩，獲得錳酸鋰正極材料；將上述步驟中過濾得到的溶液用濃硫酸調(diào)整成分使溶液的PH值為1.0，然后在蒸發(fā)結(jié)晶器中結(jié)晶，結(jié)晶控制條件為真空度0.015MPa、溫度120°C，結(jié)晶物在80°C以及2h下干燥獲得硫酸氫鉀。
【主權(quán)項】
1.從錳酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收金屬的方法，其特征在于，其步驟為: 步驟(I):將收集來的以錳酸鋰做正極材料的報廢鋰離子電池在室溫下放置于0.1-1.0mol/L的氫氧化鈉水溶液中進行l(wèi)_3h的放電處理；放電處理后,將報廢的鋰離子電池進行拆解，獲得正極片；收集以錳酸鋰做正極材料的鋰離子電池制造過程產(chǎn)生的正極邊角料、正極殘片，獲得正極片； 步驟(2):將步驟(I)中獲得的正極片按正極片的質(zhì)量與陶瓷坩堝的容積的比例-g/mL為1:10-1:15的比例將正極片裝入陶瓷坩堝中，然后置于電阻爐中從室溫開始以5°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到550°C保溫0.5-lh，然后使電阻爐斷電，自然冷卻到室溫；取出經(jīng)過焙燒的正極片，按照正極片的質(zhì)量與水的體積的比例-g/mL為1:40-1:70將正極片放入裝有水的容器中并攪拌5-30min，攪拌過程中水的溫度為20_50°C，攪拌速度為10_200r/min ；停止攪拌后，將容器里的混合物用10-20目的篩網(wǎng)進行篩分，篩上物為鋁箔，篩下物為含有正極活性物質(zhì)的溶液；鋁箔用水清洗1-3次，經(jīng)自然干燥獲得鋁箔；篩下物進行抽濾，濾上物用水清洗1-3次，獲得正極活性物質(zhì)； 步驟(3):將步驟(2)中獲得的正極活性物質(zhì)裝入陶瓷坩堝中，然后置于電阻爐中以50C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到500-700°C并保溫0.5_3h，獲得廢錳酸鋰粉末； 步驟(4):將步驟(3)得到的廢錳酸鋰粉末與硫酸氫鉀按質(zhì)量比-g/g為1:0.2-1:1.2的比例混合后放入陶瓷研缽中充分研磨混合均勻，將研磨后的混合物裝入陶瓷坩堝并加陶瓷蓋蓋上，然后放入電阻爐中焙燒，以3-10°C /min的升溫速率使?fàn)t溫升到400-650°C并保溫 10-60min ； 步驟(5):焙燒結(jié)束后，將坩堝中的物質(zhì)在攪拌的條件下用20-50°C的水進行浸出，浸出時間5-30min，固液比-g/mL為1:10-1:50 ;然后把浸出液升溫到95-98。。，將1.0-3.0mol/L的碳酸鉀溶液緩慢加入浸出液，然后過濾，洗滌濾渣并干燥，分析濾渣中L1、Mn的含量，按照鋰與錳的摩爾比為0.525:1的要求往濾渣補充碳酸鋰，然后在球磨機中充分球磨，再將其在0.1-1OOMPa的壓力下壓緊，放入干凈的陶瓷坩堝中，在空氣氣氛中于450°C恒溫4_7h，再升溫至750°C保溫20h后緩慢冷卻至室溫，燒制后的樣品粉碎、研磨，過400目篩，獲得錳酸鋰正極材料； 步驟(6):將步驟(5)過濾得到的溶液用濃硫酸調(diào)整成分使溶液的pH值為0.5-1.0，然后在蒸發(fā)結(jié)晶器中結(jié)晶，結(jié)晶控制條件為真空度0.012-0.015MPa、溫度120_140°C，結(jié)晶物在50-80°C和0.2-3h下干燥獲得硫酸氫鉀，獲得的硫酸氫鉀返回步驟(4)中使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從錳酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收金屬的方法，其特征在于步驟(4)中所述的硫酸氫鉀為:硫酸氫鉀化工產(chǎn)品或步驟(6)中獲得的硫酸氫鉀或二者以任意比例混合形成的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從錳酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收金屬的方法，其特征在于步驟(4)中所述的廢錳酸鋰粉末與硫酸氫鉀的混合比例為:質(zhì)量比-g/g為1:0.2-1:1.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從錳酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收金屬的方法，其特征在于步驟(4)中電阻爐中焙燒的工藝條件為:升溫速率為3-10°C /min，焙燒溫度為400-650°C，保溫時間為 10-60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從錳酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收金屬的方法，其特 征在于步驟(5)中的球磨時間為0.5-2h，轉(zhuǎn)速為200-500r/min。
【專利摘要】從錳酸鋰正極材料的廢鋰離子電池中回收金屬的方法，其步驟為：將廢鋰離子電池進行放電、拆解或收集正極邊角料、正極殘片，獲得廢正極片，廢正極片經(jīng)焙燒、水溶解、過濾獲得廢錳酸鋰粉末；將廢錳酸鋰粉末與硫酸氫鉀按一定比例混合后焙燒，焙燒產(chǎn)物用水浸出，然后向溶液中加入碳酸鉀溶液后過濾，濾渣中補充一定量的碳酸鋰后將其球磨、壓緊、放入電阻爐中焙燒，重新獲得錳酸鋰正極材料。濾液用硫酸調(diào)整成分并進行結(jié)晶處理后獲得的硫酸氫鉀能夠被再次利用。
【IPC分類】H01M10-54
【公開號】CN104600389
【申請?zhí)枴緾N201510018976
【發(fā)明人】王大輝, 文豪, 陳懷敬
【申請人】蘭州理工大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月15日