[發明專利]從舊原電池的含有鋰-過渡金屬-氧化物的級分中濕法冶金回收鋰、鎳、鈷的方法

有效

• 申請號: 201380053322.6
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN104981553B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: D·沃爾格姆特;M·A·施奈德;R·施皮勞;J·威廉森;M·斯坦比爾德
• 申請（專利權）人: 羅克伍德鋰有限責任公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B26/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;石克虎

本發明涉及一種從舊原電池的含有鋰?過渡金屬?氧化物的級分中濕法冶金回收鋰的方法，其中將具有高達5重量％的鋁含量的含有鋰?過渡金屬?氧化物的級分，其中過渡金屬為鎳、鈷和/或錳，或者具有高達500μm的粒徑的含有鋰?過渡金屬?氧化物的級分，其中所述的混合氧化物為金屬鎳、鈷和/或鋁的混合氧化物，導入到至少為相對于該含鋰?過渡金屬?氧化物的級分中的氧化物含量化學計量的量的濃度為0.5?4mol/l的硫酸或鹽酸中，且固液比在10?300g/l的范圍內，并在35?70℃的溫度下通過添加同樣相對于該含鋰?過渡金屬?氧化物的級分中待被還原的過渡金屬的含量至少為化學計量的量的過氧化氫使其溶解，將含有形成的鋰鹽和所述過渡金屬的鹽的溶液分離，并將剩余的殘渣洗滌至少兩次，合并分離的鹽和含鹽洗滌液，在9?11的pH值范圍內過渡金屬作為氫氧化物沉淀，將其分離和洗滌，合并剩余的含有硫酸鋰的溶液并通過雙極膜的電滲析轉化成氫氧化鋰。

本發明的主題是一種從舊原電池的含有鋰-過渡金屬-氧化物的級分中濕法冶金回收鋰、鎳、鈷的方法。

移動電子設備需要日益強大的可充電電池組以實現自給自足供電。出于該目的，考慮到以Wh/kg表達的能量密度、循環穩定性和低自放電，鋰離子電池組被使用。非常普遍的是具有過渡金屬氧化物作為活性陰極材料的鋰離子電池組。在這些電池組中所述活性陰極材料由鋰-過渡金屬-氧化物構成，在充電時鋰離子從所述鋰-過渡金屬-氧化物中釋放并嵌入到陽極材料中。特別重要的是鋰與鎳、鈷和/或錳的混合氧化物，其也公知的縮寫為NMC電池或電池組，以及鋰與鎳、鈷和/或鋁的混合氧化物，其也公知的縮寫為NCA電池或電池組。高容量的鋰蓄電池被用于固定應用（備用電源）或用于汽車領域中實現牽引目的（混合動力或純電動驅動）。關于后者應用中的能量密度，NMC電池組被認為特別重要。由于其中所含材料的量隨著生產的、充電的和再利用的電池組的大小和數量增長，經濟的回收電池組中鋰的方法是必不可少的。

一種從粉碎和篩選的電池中的含有LiFePO₄的級分回收鋰的方法可由文獻WO2012/072619A1中獲知，其中在氧化劑的存在下使用酸溶液處理含有LiFePO₄的級分。溶出的鋰離子與未溶的磷酸鐵分離，并以鹽的形式從含鋰溶液中沉淀出來。該濕法冶金回收的進行需要稀釋的硫酸，并伴隨著氧氣、臭氧的引入或過氧化氫的添加，在80℃-120℃的溫度下發生。

該方法的缺點是提取工藝的高能量強度、對所用裝置的耐腐蝕高要求以及通過沉淀獲得的鋰鹽的純凈度。

本發明的目的是提供一種這樣的方法，該方法能夠確保鋰提取過程中最高可能的能量效率，同時對所用提取裝置的耐腐蝕要求低，以及獲得的鋰化合物的提高的純凈度。

所述目的通過一種從舊原電池的含有鋰-過渡金屬-氧化物的級分中濕法冶金回收鋰、鎳、鈷的方法來實現，其中將具有高達5重量%的鋁含量和高達500μm的粒徑的含有鋰-過渡金屬-氧化物的級分，其中所述過渡金屬為鎳、鈷和/或錳，導入到至少為相對于該含鋰-過渡金屬-氧化物的級分中的氧化物含量化學計量的量的濃度為0.5-4mol/l的硫酸中，且固液比在20-250g/l的范圍內，并在35-70℃的溫度下通過添加同樣至少為相對于該含鋰-過渡金屬-氧化物的級分中待被還原的過渡金屬化學計量的量的過氧化氫使其溶解，將含有形成的硫酸鋰和所述過渡金屬的硫酸鹽的溶液分離，并將剩余的殘渣洗滌至少兩次，合并分離的硫酸鹽溶液和含有硫酸鹽的洗滌液，在9-11的pH值范圍內過渡金屬作為氫氧化物沉淀，將其分離和洗滌，合并剩余的含有硫酸鋰的溶液并通過雙極膜的電滲析轉化成氫氧化鋰。