[發明專利]廢棄鋰離子電池中有價金屬浸出工藝及其裝置

有效

• 申請號: 201310281792.X
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103343230A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 曾桂生;羅勝聯;李卓;薛山;李蕾;謝宇
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B26/12;H01M10/54
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及電池材料領域，具體涉及廢棄鋰離子電池中有價金屬浸出工藝及其裝置。

背景技術

如今電子產品的使用量在全國范圍內激增，由此產生的廢棄電子產品也快速增長,未來10-20年將是廢棄電子產品增長的新高峰。由于當前我國每年廢棄電子產品無害化處理率低，其中僅有不到20％得到高效回收和無害化處理，因此產生的資源浪費和環境污染問題比較突出。鈷酸鋰是目前最成熟的鋰電池正極材料，作為手機，數碼相機，筆記本電池的正極材料，在短時間內，特別是在通訊電池領域具有不可取代的優勢。中國是世界上鋰離子電池的最大生產國和消耗國。廢棄鋰離子電池正極材料是一種含45-55%鈷、2-4%鋰的工業垃圾品，因此回收廢舊鋰離子電池正極材料中的貴重稀有金屬Co和Li對于減少環境污染和資源再生具有非常重要的意義，也具有相當高的回收經濟價值。

目前回收鋰離子電池的方法有高溫煅燒，濕法酸浸和生物浸出等。這些方法的浸出率普遍偏低，并且浸出時間長，對設備的損耗嚴重，操作復雜。例如，酸浸技術方面，Lee和Rhee（Lee?CK,?Rhee?KI.?Reductive?leaching?of?cathodic?active?materials?from

lithium?ion?battery?wastes[J].?Hydrometallurgy,?2003,?68?(1-3):5-10.）做的酸浸實驗，采用雙氧水作為還原劑浸出LiCoO₂，鈷的浸出率達到了90%以上。這主要是由于加入H₂O₂后使得鈷酸鋰被還原成鈷離子，其中要消耗大量H₂O₂和H₂SO₄，浸出所需溫度高，對設備損耗大。電化學技術方面，趙等（趙東江,?喬秀麗,?馬松艷,?等.?廢舊鋰離子電池正極有價金屬的分離和提取方法[J].?化工文摘,?2009,?1:53-56.）采用酸浸和電沉積法從廢舊鋰離子電池中回收Co。先用10mol/L硫酸在70℃浸出1h，待Co都被溶解溶出后。在pH

?2.0～3.0和90℃條件下通過水沉積純化浸出液，在電流235mA^-2電沉積作用下陰極生成鈷?；厥这挼男矢哂?3%，其中浸出過程消耗大量酸并且實驗所需控制較高的溫度，對設備要求高。在生物技術方面，韓國的Mishra等（Mishra?Debaraj,?Kim?Dong-Jin,?Ralph?DE,?et?al.?Bioleaching?of?metals?from?spent?lithium?ion?secondary?batteries?using?Acidithiobacillus?ferrooxidans[J].?Waste?Management,?2008,28?（2）:?333–338.）首次采用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌來浸出廢舊鋰離電池中的鈷和鋰。并考察了浸出條件對廢舊鋰離子電池浸出的影響，探討了提高鈷浸出率的方法以及影響因素，并對浸出的因素影響進行了分析。但由于浸出的效果顯示，鈷酸鋰的浸出率很低。本方法操作基于濕法浸出技術之上，外加鹽橋、金屬離子和復配導電液，大大提高其浸出率和有效縮短浸出時間，減少對設備的損耗，并且操作簡單，適合工業化推廣。

發明內容

本發明旨在解決現有技術存在的上述不足，一個目的是提供廢棄鋰離子電池中有價金屬浸出工藝，該工藝簡單易操作，浸出率高且浸出時間縮短，對設備要求小且損耗少。

本發明的另一個目的是提供該浸出裝置，其結構簡單，設計巧妙，可實現鐵離子的循環使用，無需在反應過程中添加鐵離子，節省成本，優化浸出工藝。

實現上述目的的技術方案是：

廢棄鋰離子電池中有價金屬浸出裝置，包括反應釜a、反應釜b、攪拌器、恒流電壓源、鹽橋、石墨片電極；攪拌器插入反應釜a內，反應釜a、反應釜b經兩端連有石墨片電極的恒流電壓源連接，鹽橋兩端分別插入反應釜a、反應釜b內。

廢棄鋰離子電池中有價金屬浸出工藝，具體工藝步驟為:

鹽橋的制備：于3g瓊脂中，加入97ml蒸餾水，于60-80℃水浴中加熱至完全溶解，再加入30gKCl充分攪拌，KCl完全溶解后趁熱用滴管將此溶液加入U型管中，靜置2-3min后即得鹽橋備用；