一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池有著電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能好、自放電小、可快速充放電、工作溫度范圍廣、相對(duì)綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品領(lǐng)域，并有望在電動(dòng)汽車、航天和儲(chǔ)能等方面得到廣泛應(yīng)用。目前在便攜式電子產(chǎn)品使用的鋰離子電池中，鈷酸鋰是已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的主要正極活性材料。隨著鋰離子電池的使用報(bào)廢，勢(shì)必產(chǎn)生大量的廢舊鋰離子電池。廢舊鋰電池的綜合回收處理具有較大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值。鈷酸鋰材料中的鈷、鋰金屬均是寶貴的資源，尤其金屬鈷更是國(guó)際公認(rèn)的戰(zhàn)略物資。同時(shí)，由于使用廢棄的手機(jī)鋰離子電池含有鈷重金屬，如任意堆放、填埋，或處置不當(dāng)必然引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害人類健康。
[0003]鈷酸鋰廢料的回收處理是目前被廣泛采用的環(huán)保方法，且回收鈷酸鋰廢料再利用技術(shù)也已經(jīng)相對(duì)成熟。廢舊鋰電池的綜合回收處理的重點(diǎn)與難點(diǎn)是針對(duì)正極材料中高附加值的鈷和鋰處理研究，主要有濕法冶金、火法分離和機(jī)械物理法等方案。從鈷酸鋰在鋰電池產(chǎn)業(yè)中的循環(huán)利用來(lái)看，當(dāng)其失效后，對(duì)鈷酸鋰廢料進(jìn)行分離與精制，然后再回用于鋰電池正極的制備，整個(gè)過(guò)程環(huán)節(jié)多，且涉及到鈷和鋰產(chǎn)品形態(tài)的多次轉(zhuǎn)化，總體工藝復(fù)雜且耗能較高。對(duì)于電化學(xué)性能失效的鈷酸鋰正極材料進(jìn)行直接再生利用，符合節(jié)能環(huán)保的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，工藝過(guò)程簡(jiǎn)易，能耗低，環(huán)境影響小，經(jīng)過(guò)放電處理修復(fù)后的鈷酸鋰材料電化學(xué)性能良好，并能作為鋰離子電池的正極活性材料重新回用。
[0005]本發(fā)明提出的一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，首先采用機(jī)械分離的方法對(duì)使用失效的鋰離子電池進(jìn)行機(jī)械分離獲得鈷酸鋰廢料，把鈷酸鋰廢料置于氫氧化鋰溶液中，然后采用高壓脈沖液相放電的方法使得鈷酸鋰材料實(shí)現(xiàn)電化學(xué)性能修復(fù)。
[0006]本發(fā)明提出的一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，具體包括如下步驟:
[0007]S1、將使用失效的鋰離子電池機(jī)械拆分，獲得正極材料中的鈷酸鋰廢料；
[0008]S2、將S1得到的鈷酸鋰廢料置于氫氧化鋰溶液反應(yīng)器中，反應(yīng)器內(nèi)置高壓脈沖液相放電使用的兩個(gè)電極，并安裝微孔曝氣裝置；
[0009]S3、打開(kāi)電源啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)4-6個(gè)通氣針孔將空氣注入反應(yīng)器，調(diào)整適當(dāng)氣體流量穩(wěn)定l_3min ；
[0010]S4、打開(kāi)電源啟動(dòng)高壓脈沖液相放電裝置，把220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器升壓，并通過(guò)整流、限流，為脈沖形成電容充電，最后通過(guò)火花隙將脈沖形成電容的脈沖高壓導(dǎo)入反應(yīng)器，脈沖放電20-60min后，自然冷卻；
[0011]S5、待反應(yīng)器冷卻到室溫時(shí)，把氫氧化鋰溶液中鈷酸鋰材料經(jīng)過(guò)濾，并使用去離子水洗滌2-4次；
[0012]S6、將過(guò)濾獲得的鈷酸鋰材料，在50-80°C環(huán)境中干燥5_10h，回收獲得可用于鋰電池正極的鈷酸鋰材料。
[0013]優(yōu)選地，S2中，兩個(gè)電極分別為不銹鋼板電極和五針式電極。
[0014]優(yōu)選地，S2中，氫氧化鋰溶液的物質(zhì)的量濃度為0.1-0.2mol/Lo
[0015]優(yōu)選地，S3中，打開(kāi)電源啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)5個(gè)通氣針孔將空氣注入反應(yīng)器，調(diào)整適當(dāng)氣體流量穩(wěn)定2min。
[0016]優(yōu)選地，S4中，變壓器的電壓為0_50kV。
[0017]優(yōu)選地，S4中，脈沖的頻率為0-200HZ。
[0018]本發(fā)明使用再生鈷酸鋰制備扣式電池并經(jīng)電化學(xué)性能測(cè)試，鈷酸鋰材料的首次放電容量達(dá)到126.7mAhg \經(jīng)過(guò)50次充放電循環(huán)容量減少為97.24%。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0020]本發(fā)明提出的一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，首先采用機(jī)械分離的方法對(duì)使用失效的鋰離子電池進(jìn)行機(jī)械分離獲得鈷酸鋰廢料，把鈷酸鋰廢料置于氫氧化鋰溶液中，然后采用高壓脈沖液相放電的方法使得鈷酸鋰材料實(shí)現(xiàn)電化學(xué)性能修復(fù)。
[0021 ] 本發(fā)明提出的一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，具體包括如下步驟:
[0022]S1、將使用失效的鋰離子電池機(jī)械拆分，獲得正極材料中的鈷酸鋰廢料；
[0023]S2、將S1得到的鈷酸鋰廢料置于氫氧化鋰溶液反應(yīng)器中，反應(yīng)器內(nèi)置高壓脈沖液相放電使用的兩個(gè)電極，并安裝微孔曝氣裝置；
[0024]S3、打開(kāi)電源啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)4-6個(gè)通氣針孔將空氣注入反應(yīng)器，調(diào)整適當(dāng)氣體流量穩(wěn)定l_3min ；
[0025]S4、打開(kāi)電源啟動(dòng)高壓脈沖液相放電裝置，把220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器升壓，并通過(guò)整流、限流，為脈沖形成電容充電，最后通過(guò)火花隙將脈沖形成電容的脈沖高壓導(dǎo)入反應(yīng)器，脈沖放電20-60min后，自然冷卻；
[0026]S5、待反應(yīng)器冷卻到室溫時(shí)，把氫氧化鋰溶液中鈷酸鋰材料經(jīng)過(guò)濾，并使用去離子水洗滌2-4次；
[0027]S6、將過(guò)濾獲得的鈷酸鋰材料，在50-80°C環(huán)境中干燥5_10h，回收獲得可用于鋰電池正極的鈷酸鋰材料。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本發(fā)明提出的一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，包括如下步驟:
[0030]S1、將使用失效鋰離子手機(jī)電池機(jī)械拆分，獲得正極材料中的鈷酸鋰廢料；
[0031]S2、將鈷酸鋰廢料放置于0.1M氫氧化鋰溶液反應(yīng)器中，反應(yīng)器安置高壓脈沖液相放電的兩個(gè)電極(分別為不銹鋼板電極和五針式電極)，并安裝五針曝氣裝置，兩電極均浸沒(méi)于液面之下；
[0032]S3、打開(kāi)電源啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)5個(gè)通氣針孔將空氣注入反應(yīng)器，調(diào)整適當(dāng)氣體流量穩(wěn)定2min ；
[0033]S4、打開(kāi)電源啟動(dòng)高壓脈沖液相放電裝置，把220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器25kV升壓，并通過(guò)整流、限流，為脈沖形成電容充電，最后通過(guò)火花隙將脈沖形成電容的脈沖高壓導(dǎo)入反應(yīng)器，脈沖放電45min后，自然冷卻，其中，脈沖的頻率100Hz ；
[0034]S5、待反應(yīng)器冷卻到室溫時(shí)，把氫氧化鋰溶液中鈷酸鋰材料經(jīng)過(guò)濾，并使用去離子水洗滌3次；
[0035]S6、將過(guò)濾獲得的鈷酸鋰材料，在65°C環(huán)境中干燥7.5小時(shí)，回收獲得可回用于鋰電池正極的鈷酸鋰材料。
[0036]制作扣式電池的充放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鈷酸鋰材料的首次放電容量達(dá)到121.5mAhg \經(jīng)過(guò)50次充放電循環(huán)容量減少為95.?%。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本發(fā)明提出的一種失效鋰電池中的鈷酸鋰材料高壓脈沖液相放電修復(fù)的方法，包括如下步驟:
[0039]S1、將使用失效鋰離子手機(jī)電池機(jī)械拆分，獲得正極材料中的鈷酸鋰廢料；
[0040]S2、將鈷酸鋰廢料放置于0.2Μ氫氧化鋰溶液反應(yīng)器中，反應(yīng)器安置高壓脈沖液相放電的兩個(gè)電極(分別為不銹鋼板電極和五針式電極)，并安裝五針曝氣裝置，兩電極均浸沒(méi)于液面之下；
[0041]S3、打開(kāi)電源啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)5個(gè)通氣針孔將空氣注入反應(yīng)器，調(diào)整適當(dāng)氣體流量穩(wěn)定2min ；
[0042]S4、打開(kāi)電源啟動(dòng)高壓脈沖液相放電裝置，把220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器50kV升壓，并通過(guò)整流、限流，為脈沖形成電容