一種熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，屬于廢舊鋰電池正極材料鈷酸鋰中的鋰、鈷的高效率回收領(lǐng)域。該方法包括：將鋰電池拆解、熱解后得到碳粉和鈷酸鋰；將鈣基熔鹽熔化后，冷卻研磨，將得到的鈣基熔鹽粉末和鈷酸鋰、碳粉混合，在反應(yīng)爐中，真空條件下，在600±5℃～900±5℃保溫處理30～75min，得到鈷、碳酸鈣、鋰鹽的混合產(chǎn)物，加入水后，磁選分離，得到鈷，將鈣基沉淀過濾后，加入碳酸鈉，過濾，得到碳酸鋰。該方法用水量大大降低，提高了鋰和鈷元素的回收率，且操作簡單，對環(huán)境友好，大大減少了整個工藝流程的時長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢舊鋰電池正極材料鈷酸鋰(LiCoO₂)中的鋰(Li)、鈷(Co)的高效率回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法。

背景技術(shù)

自從鋰電池問世以來，由于它高能量密度、自放電小、平均輸出電壓高、使用壽命長等優(yōu)點而廣泛被人們使用，但隨著鋰電池產(chǎn)量的劇增，電池正極中貴重金屬元素的稀缺使人們不得不考慮將鋰電池中貴重金屬元素回收的問題。鋰電池回收主要分為三大類：干法回收、濕法回收和生物回收。濕法回收是以各種酸堿性溶液為轉(zhuǎn)移媒介，將金屬離子從電極材料中轉(zhuǎn)移到浸出液中，再通過離子交換、沉淀、吸附等手段，將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來。但由于濕法回收涉及的酸堿較多，對實驗人員有一定的危害，且回收過程中可能產(chǎn)生有毒氣體，對環(huán)境造成危害。生物回收技術(shù)主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實現(xiàn)目標(biāo)組分與雜質(zhì)組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。但目前生物回收技術(shù)尚未成熟，如高效菌種的培養(yǎng)、培養(yǎng)周期過長、浸出條件的控制等關(guān)鍵問題仍有待解決。干法回收是不通過溶液媒介，直接實現(xiàn)有價金屬的回收技術(shù)。工藝流程較短，且危害性不大。碳熱還原是干法回收中一種方法。它是將鋰電池負(fù)極上的石墨(C)與正極上的活性物質(zhì)鈷酸鋰混合均勻，在真空條件、一定的溫度下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而生成碳酸鋰(Li₂CO₃)、鈷(Co)和二氧化碳(CO₂)。該方法綠色安全，對大氣基本無污染。但生成的產(chǎn)物碳酸鋰和鈷均是固體粉末，黏附在一起難以直接分離，常用分離方法是把產(chǎn)物以一定固液比水浸，利用溶解度的差異過濾出鈷，再將濾液蒸發(fā)得到碳酸鋰固體。但因為碳酸鋰在水中的溶解度很低，需要消耗大量的水來溶解產(chǎn)物中的碳酸鋰，而且溶液蒸發(fā)完后碳酸鋰黏附在容器內(nèi)壁，對回收造成了一定的困難。且蒸發(fā)溶液大大增加了整個流程的時間，不利于工藝的工業(yè)化。如果將此工藝流程工業(yè)化，就必須降低整個工藝的時長，并盡量減少水的添加量。但由于現(xiàn)在鋰電池回收方法眾多，研究人員普遍將重心放在新的工業(yè)化工藝流程的開發(fā)上，對原有方法的改進研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，該方法先將氯化鈣和氯化鈉(按共晶點來配比組分含量)混鹽混合均勻，干燥后再放入馬弗爐以一定的高溫(混合鹽共晶點的溫度)處理一段時間，在熔融狀態(tài)時將鹽取出倒入鋼制容器中，待其冷卻后研磨成熔鹽粉末備用。再將鈷酸鋰、碳粉和熔鹽粉末混合均勻，在真空條件下，高溫處理。再將產(chǎn)物溶于水中，通過磁選得到鈷，再加入硫酸鈉(Na₂SO₄)、過濾后，加入碳酸鈉(Na₂CO₃)最終過濾得到碳酸鋰，該方法用水量大大降低，提高了鋰和鈷元素的回收率，且操作簡單，對環(huán)境友好，大大減少了整個工藝流程的時長。

本發(fā)明的一種熔鹽輔助碳熱還原回收鋰電池正極材料的方法，包括以下步驟：

步驟1：拆解鋰電池

將鋰電池放電、真空干燥后，拆解，得到鋰電池正極材料和鋰電池負(fù)極材料；

將鋰電池正極材料和鋰電池負(fù)極材料分別進行熱解處理，負(fù)極材料處理后得到碳粉，正極材料處理后得到活性物質(zhì)鈷酸鋰；

步驟2：熔鹽輔助碳熱還原