增大，溶解率下降，因?yàn)樘O果酸是弱電解質(zhì)，它在水中的電離平衡受濃度的影響，濃度過高時(shí)，其電離程度下降，所以選擇0.75-1.25mol/L為較優(yōu)的蘋果酸濃度。
[0017]實(shí)施例3
料液比對(duì)鈷酸鋰正極材料溶解率的影響
分別設(shè)定料液比為45g/L、60g/L、75g/L、80g/L、90g/L，溶解時(shí)間lOmin、溶解溫度50°C、過氧化氫溶液加入量7.0%、蘋果酸溶液的摩爾濃度1.0mol/L,分別測(cè)定溶解后的溶解率。
[0018]當(dāng)料液比為80g/L、90g/L時(shí)，溶解率較低，當(dāng)料液比為75g/L時(shí)，溶解率幾乎達(dá)到最大值，雖然當(dāng)料液比為45g/L時(shí)溶解率也很大，但此時(shí)蘋果酸溶液過量，蘋果酸溶液過量會(huì)影響后續(xù)的凝膠反應(yīng)以及煅燒工序，而且會(huì)對(duì)最終制成的正極材料的形態(tài)以及電化學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響，因此選擇60-75g/L為較優(yōu)的料液比。
[0019]實(shí)施例4
溶解溫度對(duì)鈷酸鋰正極材料溶解率的影響
溫度是影響溶解率的關(guān)鍵因素之一，依次設(shè)定水浴加熱溶解溫度為20V ,30V,40V、50°C、60°C，溶解時(shí)間lOmin、料液比60g/L、過氧化氫溶液加入量7.0%、蘋果酸溶液的摩爾濃度1.0mol/L，分別測(cè)定溶解后的溶解率。
[0020]當(dāng)溫度從20°C增加到40°C時(shí)，溶解率較低，當(dāng)溫度達(dá)到40_50°C時(shí)，反應(yīng)速率明顯加快，因?yàn)楫?dāng)溫度較低時(shí)反應(yīng)物的活化能較低，使得反應(yīng)速率較低，并且溫度升高蘋果酸的電離度增大，當(dāng)溫度繼續(xù)升高至60°C時(shí)，溶解率呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，是因?yàn)楫?dāng)溫度過高時(shí)，蘋果酸揮發(fā)造成蘋果酸溶液的濃度減小，從而降低溶解率，故選擇40-50°C為較優(yōu)的溶解溫度。
[0021]實(shí)施例5
過氧化氫溶液加入量對(duì)鈷酸鋰正極材料溶解率的影響
分別設(shè)定過氧化氫溶液加入量(體積百分比)為0.0%、2.0%、3.0%、5.0%、7.0%，溶解溫度50°C、料液比60g/L、溶解時(shí)間lOmin、蘋果酸的摩爾濃度1.0mol/L，分別測(cè)定溶解后的溶解率。
[0022]過氧化氫溶液在正極材料LiCo02的溶解過程中起一個(gè)還原劑的作用，所以只要使其稍微過量就可以滿足反應(yīng)的需要，加入適量的過氧化氫溶液可以顯著地提高溶解率，溶解率隨著過氧化氫溶液加入量的增大而增大，過氧化氫溶液加入量達(dá)到5.0%后，溶解率基本不變，所以選擇3.0%-5.0%為較優(yōu)的過氧化氫溶液的加入量。
[0023]正交試驗(yàn)優(yōu)選
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以溶解率為考察指標(biāo)，采用L9(34)正交表安排正交試驗(yàn)，考察蘋果酸濃度、溶解溫度、過氧化氣溶液的加入量、料液比4個(gè)因素，溶解時(shí)間確定為lOmin。
[0024]由正交結(jié)果和極差分析可知，廢鋰離子電池的正極材料LiCo02適宜的溶解條件為A2B2C3D1;即蘋果酸溶液的摩爾濃度1.0mol/L、溶解溫度45°C、過氧化氫溶液加入量5.0%、料液比60g/L。另外，根據(jù)極差分析，得到了各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次，即各因素對(duì)溶解率影響大小順序?yàn)?蘋果酸的摩爾濃度 > 料液比 > 溶解溫度 > 過氧化氫溶液加入量。
[0025]本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于主要以有機(jī)酸蘋果酸為溶劑對(duì)廢舊鋰離子電池鈷酸鋰正極材料進(jìn)行溶解，具體步驟為:(1)將廢舊鋰離子電池經(jīng)過剝離外殼、破碎、篩選處理得到廢舊鋰離子電池中的鈷酸鋰正極材料；(2)將步驟(1)得到的鈷酸鋰正極材料溶解于摩爾濃度為0.1-2.0mol/L的蘋果酸溶液中，其中鈷酸鋰正極材料的質(zhì)量與蘋果酸溶液的體積比為20-100g/L，然后放在恒溫磁力攪拌器上于40-50°C進(jìn)行水浴加熱溶解；(3)向步驟(2)制得的溶液中加入質(zhì)量濃度為30%的過氧化氫溶液，其中過氧化氫溶液的體積加入量為步驟(2)制得溶液體積的2%-10%，產(chǎn)生氣泡，待氣泡消失后(抽濾定容)，稱量濾渣重量計(jì)算正極材料的溶解率，檢測(cè)濾液中的離子含量測(cè)定離子浸出率測(cè)定溶液的pH值；(4)向步驟(3)制得的溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為5-8，防止溶解過程中出現(xiàn)沉淀，這樣即完成廢舊鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的溶解過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中的蘋果酸溶液的摩爾濃度為0.75-1.25mol/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中的蘋果酸溶液的摩爾濃度為1.0mol/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中鈷酸鋰正極材料的質(zhì)量與蘋果酸溶液的體積比為60-75g/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中鈷酸鋰正極材料的質(zhì)量與蘋果酸溶液的體積比為60g/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中水浴加熱溶解的溫度為45°C。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于:所述的步驟(3)中過氧化氫溶液的體積加入量為步驟(2)制得溶液體積的5%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法,本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：一種溶解廢舊鋰離子電池正極材料的方法，主要以有機(jī)酸蘋果酸為溶劑對(duì)廢舊鋰離子電池鈷酸鋰正極材料進(jìn)行溶解，并且具體公開了具體的溶解步驟以及對(duì)溶解過程中的各參數(shù)的設(shè)定。本發(fā)明使用有機(jī)酸蘋果酸做溶劑對(duì)設(shè)備損害較小，并且具有環(huán)保、工藝簡單、回收率高、可工業(yè)推廣等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01M10/54, C01G51/00
【公開號(hào)】CN105481023
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410474069
【發(fā)明人】范暄民
【申請(qǐng)人】范暄民
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日