專(zhuān)利名稱(chēng)：鋰離子二次電池正極邊角料及殘片回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池正極邊角料及殘片中活性材料的回收再利用。
目前絕大多數(shù)二次鋰離子電池均采用碳為負(fù)極材料，LiCoO2、LiNiO2、LiCoxNi1-xO2等為正極材料，碳材料負(fù)極回收工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，因此正極材料的回收相對(duì)具有更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和效益。
鋰離子二次電池的正極邊角料及殘片中包括鋁箔基體及基體上附著的活性物質(zhì)LiCoO2、LiNiO2、LiCoxNi1-xO2等、黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑(碳黑)。其中，正極材料活性物質(zhì)包括LiCoO2、LiNiO2或LiCoxNi1-xO2，其中0≤x≤1。
本發(fā)明包括以下步驟1)常溫下將正極邊角料及殘片用機(jī)械方法破碎；2)在常溫下，將機(jī)械破碎后的殘片放入水中，用機(jī)械攪拌或超聲波震蕩的方法將正極中的活性物質(zhì)取下；或者在加熱控溫140-150℃的條件下將破碎后的殘片放入有機(jī)溶劑中進(jìn)行機(jī)械攪拌或用超聲波震蕩的方法將正極中的活性物質(zhì)取下；3)將取下的活性物質(zhì)用水洗滌，除去部分水溶性黏合劑及添加劑，分離得到活性物質(zhì)，在空氣中烘干干燥。
4)用浮選或篩選的方法，進(jìn)一步除去正極活性物質(zhì)中的添加劑；5)過(guò)38.5μm篩后的活性物質(zhì)在空氣氛或氧氣氛中經(jīng)750℃-850℃下焙燒6小時(shí)即得可再利用的正極材料。
所述的有機(jī)溶劑是N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺。
本發(fā)明的具體實(shí)施步驟是，將正極邊角料及殘片采用機(jī)械方法(切割或粉碎)破碎后，在蒸餾水中或在特定的有機(jī)溶劑中，控制在一定溫度下用機(jī)械攪拌或超聲波震蕩等方法將附著在鋁箔基體上的正極活性物質(zhì)、添加劑(導(dǎo)電劑)、黏結(jié)劑與基片脫離，再將正極活性物質(zhì)分離出來(lái)，所得的產(chǎn)物用蒸餾水洗滌多次，以除掉水溶性黏結(jié)劑和有機(jī)溶劑，烘干干燥，再用機(jī)械方法分離出正極活性物質(zhì)，隨后進(jìn)行高溫處理，得到可再次利用制作電極的正極活性材料。
本發(fā)明的積極效果是1)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2)用該方法回收的正極活性物質(zhì)與制造鋰離子二次電池正極的材料具有相同的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。3)該方法可使正極邊角料及殘片中的活性物質(zhì)得到最大程度的再利用。4)有機(jī)溶劑可循環(huán)使用，去除掉活性物質(zhì)后的正極鋁箔基片也可得到有效的回收。5)使電池生產(chǎn)廠家盡量避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。6)該方法不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步可以從下述實(shí)例中得以體現(xiàn)。但它們不會(huì)對(duì)本發(fā)明作任何限制。
圖2回收所得活性物質(zhì)XRD測(cè)試結(jié)果。
實(shí)施例2以鋁箔為基體的正極邊角料及殘片30g，進(jìn)行機(jī)械粉碎后，室溫下(20℃)在1000mL二甲基乙酰胺中浸泡一天，然后控溫在100℃，用超聲波震蕩方法使活性物質(zhì)LiCoO2、導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑與基體分離。靜置，傾析出上層溶液后用蒸餾水多次洗滌下層沉淀物，去除部分水溶性黏合劑及導(dǎo)電劑，然后傾析出蒸餾水，在空氣中100℃下烘干，其混合質(zhì)量為23g，用機(jī)械浮選法去掉碳黑及不溶性黏結(jié)劑，在850℃下焙燒6小時(shí)，得到18g活性物質(zhì)，占上述混合物質(zhì)量的78.3％。所得產(chǎn)品的XRD測(cè)試結(jié)果與

圖1相同。將回收所得的活性物質(zhì)作為正極材料，金屬鋰為對(duì)電極，制備成扣式電池，在0.1C下充電15小時(shí)，在0.2C下放電至3V，初始容量為140mAh/g，循環(huán)至第10周時(shí)仍為135mAh/g。用該方法回收再利用的正極活性物質(zhì)材料與原材料具有相同的結(jié)構(gòu)和相近的電化學(xué)性能。
表1回收所得活性物質(zhì)前10周充放電容量及效率

權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池正極邊角料及殘片的回收方法，正極材料活性物質(zhì)包括LiCoO2、LiNiO2或LiCoxNi1-xO2，其中0≤x≤1，其特征在于包括以下步驟1)常溫下將正極邊角料及殘片用機(jī)械方法破碎；2)在常溫下，將機(jī)械破碎后的殘片放入水中，用機(jī)械攪拌或超聲波震蕩的方法將正極中的活性物質(zhì)取下；或者在加熱控溫140-150℃的條件下將破碎后的殘片放入有機(jī)溶劑中進(jìn)行機(jī)械攪拌或用超聲波震蕩的方法將正極中的活性物質(zhì)取下；3)將取下的活性物質(zhì)用水洗滌，除去部分水溶性黏合劑及添加劑，分離得到活性物質(zhì)，在空氣中烘干干燥。4)用浮選或篩選的方法，進(jìn)一步除去正極活性物質(zhì)中的添加劑；5)過(guò)38.5μm篩后的活性物質(zhì)在空氣氛或氧氣氛中經(jīng)750℃-850℃下焙燒6小時(shí)即得可再利用的正極材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池正極邊角料及殘片的回收方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑是N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺。
3.按照權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池正極邊角料及殘片的回收方法，其特征在于所述的干燥是空氣中100℃下烘干。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池制造過(guò)程中產(chǎn)生的邊角料及殘片中正極活性材料的回收再利用。將鋰離子二次電池正極邊角料及殘片采用機(jī)械方法破碎后，在水中或特定的有機(jī)溶劑中，于一定溫度的下利用超聲波震蕩或機(jī)械攪拌等方法將附著在鋁箔基體上的正極活性物質(zhì)、添加劑(導(dǎo)電劑)、黏結(jié)劑與基片脫離，再將正極活性物質(zhì)分離出來(lái)，經(jīng)洗滌、干燥、高溫處理后得到可直接使用的性能優(yōu)良的正極材料。本發(fā)明解決了電池生產(chǎn)廠家在制造鋰離子二次電池過(guò)程中產(chǎn)生的邊角料殘片的處理問(wèn)題，使正極活性物質(zhì)得到重新利用，這對(duì)于降低電池成本，防止環(huán)境污染都具有十分重要的意義。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1453897SQ0312997
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者閻杰, 葉茂, 魏進(jìn)平, 高學(xué)平 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)