一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法

1.本发明涉及一种利用植酸型低共熔溶剂在绿色温和条件下高效溶解锂离子电池正极材料的方法，属于废旧锂离子电池回收领域的应用。


背景技术：

2.随着全球经济的不断发展，新能源的开发和利用成为了新能源领域的热点。锂离子电池凭借着储能大、质量轻、寿命长等特点，在手机、电脑、电动汽车、摄影设备、家用电器等领域得到了广泛应用。然而制备锂离子电池正极材料的成本很高，并且正极材料所含有的金属元素(如钴元素)如果处理不当会对环境造成污染，溶解锂离子电池正极材料是回收废旧锂离子电池的关键一步，对于废旧锂离子电池的回收具有重要意义。
3.低共熔溶剂是由氢键供体和氢键受体组合而成的二组分共熔物，因其具有合成简单、可设计性强、生物降解性强等优点，被广泛应用于气体吸收、纳米材料合成等领域。植酸型低共熔溶剂为低共熔溶剂中的一种，植酸因其具有较强的螯合能力，易与金属离子结合，利用植酸作为氢键供体制备的低共熔溶剂具有溶解性强、可降解性强、绿色无污染等优点。传统的溶解锂离子电池正极材料的方法成本高、效率低、能耗高且易产生二次污染，利用植酸型低共熔溶剂来溶解锂离子电池正极材料条件温和、绿色高效，具有广阔的发展前景。
4.本发明提出了一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，此方法简单方便、绿色温和、对环境友好且浸出效率高，具有很高的实际应用价值。


技术实现要素：

5.本发明提供一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，该方法简单方便、绿色温和、浸出效率高且对环境友好，具有很高的实际应用价值。
6.本发明采取的技术方案是，
7.一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：
8.1)将聚乙二醇200与植酸按不同的摩尔比在一定条件下制备植酸型低共熔溶剂；
9.2)将步骤1)制备的植酸型低共熔溶剂在一定条件下溶解锂离子电池正极材料；
10.3)对步骤2)溶解完成后的混合物进行分离分析并计算浸出效率。
11.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤1)中，制备低共熔溶剂的原料为聚乙二醇200和植酸。
12.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤1)中，低共熔溶剂中聚乙二醇200和植酸的摩尔比范围为1∶1～2∶1。
13.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤1)中，制备植酸型低共熔溶剂的温度为80摄氏度，时间为24小时。
14.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，
在步骤2)中，溶解锂离子电池正极材料的温度变化范围为25摄氏度～80摄氏度。
15.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，在利用植酸型低共熔溶剂溶解锂离子电池正极材料过程中所用的低共熔溶剂的质量为5克～10克。
16.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，利用植酸型低共熔溶剂溶解的锂离子电池正极材料为钴酸锂。
17.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，利用植酸型低共熔溶剂溶解的锂离子电池正极材料钴酸锂的质量为0.1克。
18.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，溶解时间范围为6小时～24小时。
19.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤3)中，对溶解完成得到的混合物进行离心得到浸出液，离心转速为12000转每分钟，离心时间为20分钟。
20.优化的，上述利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，在步骤3)中，分析检测浸出液中金属元素的浓度并计算植酸型低共熔溶剂对金属元素的浸出效率。
21.本申请的技术方案中，提供了一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，它能克服现有技术的弊端，简单方便、条件温和且对环境友好且浸出效率高。
具体实施方式
22.实施例1
23.向试剂瓶中加入摩尔比为1∶1的聚乙二醇200和植酸，放入磁子在80摄氏度的条件下，将试剂瓶置于磁力搅拌油浴锅内加热搅拌24小时后得到植酸型低共熔溶剂聚乙二醇200∶植酸(1∶1)。向玻璃反应瓶中加入0.1克钴酸锂和5克聚乙二醇200∶植酸(1∶1)及磁子，在25摄氏度的条件下溶解24小时后停止加热搅拌，将得到的混合物倒入15毫升离心管并以12000转每分钟的转速离心20分钟得到浸出液，利用电感耦合等离子体发射光谱仪测出浸出液中钴和锂的浓度，计算得到5克聚乙二醇200∶植酸(1∶1)在25摄氏度24小时的条件下对钴酸锂中钴和锂的浸出效率分别为11.0％和25.7％。
24.实施例2
25.具体实施过程同实施例1，将溶解温度从25摄氏度改为60摄氏度，其他条件不改变，计算得到5克聚乙二醇200∶植酸(1∶1)在60摄氏度24小时的条件下对钴酸锂中钴和锂的浸出效率分别为42.9％和56.0％。
26.实施例3
27.具体实施过程同实施例1，将溶解温度改为80摄氏度，其他条件不改变，计算得到5克聚乙二醇200∶植酸(1∶1)在80摄氏度24小时的条件下对钴酸锂中钴和锂的浸出效率均大于98.0％。
28.实施例4
29.具体实施过程同实施例3，将低共熔溶剂中聚乙二醇200和植酸摩尔比改为2∶1，其
他条件不改变，5克聚乙二醇200∶植酸(2∶1)在80摄氏度24小时的条件下对钴酸锂中钴和锂的浸出效率分别为15.0％和40.3％。
30.实施例5
31.具体实施过程同实施例3，将溶解时间改为6小时且低共熔溶剂质量改为10克，计算得到10克聚乙二醇200∶植酸(1∶1)在80摄氏度6小时的条件下对钴酸锂中钴和锂的浸出效率分别为54.5％和63.9％。
32.实施例6
33.具体实施过程同实施例3，将溶解时间改为12小时且低共熔溶剂质量改为10克，其他条件不改变，计算得到10克聚乙二醇200∶植酸(1∶1)在80摄氏度12小时的条件下对钴酸锂中钴和锂的浸出效率分别为65.4％和74.5％。


技术特征：
1.一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于溶解锂离子电池正极材料的低共熔溶剂为植酸型低共熔溶剂。2.根据权利要求1所述的一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于植酸型低共熔溶剂中氢键供体为植酸，氢键受体为聚乙二醇200，其结构式如下：3.根据权利要求1所述的一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于制备的低共熔溶剂中聚乙二醇200与植酸的摩尔比为1∶1～2∶1。4.根据权利要求1所述的一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于植酸型低共熔溶剂的质量为5克～10克。5.根据权利要求1所述的一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于所溶解的锂离子电池正极材料为钴酸锂。6.根据权利要求1所述的一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于溶解锂离子电池正极材料的温度为25摄氏度～80摄氏度。7.根据权利要求1所述的一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，其特征在于低共熔溶剂溶解锂离子电池正极材料的时间为6小时～24小时。

技术总结
本发明涉及一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，该方法以聚乙二醇200为氢键受体、植酸为氢键供体并按照氢键受体与氢键供体的摩尔比为1∶1～2∶1制备低共熔溶剂，在低共熔溶剂质量为5克～10克，反应时间为6小时～24小时，反应温度为25摄氏度～80摄氏度的条件下溶解锂离子电池正极材料。本发明提供一种利用植酸型低共熔溶剂温和高效溶解锂离子电池正极材料的方法，该方法简单方便、绿色温和、浸出效率高且对环境友好，具有很高的实际应用价值。具有很高的实际应用价值。


技术研发人员：陈钰 赵娣 郭雨婷 常艺 李宇婷 邱于荟 邸紫萌 王涵 贲梓欣 张艺轩 王建强
受保护的技术使用者：廊坊师范学院
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2022/7/5