[發(fā)明專利]一種正極材料中金屬組分的選擇性浸出劑及回收方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610179257.7
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107230811B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫峙;鄭曉洪;林曉;高文芳;曹宏斌;張懿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B3/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

1.一種回收正極材料中金屬組分的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)將正極材料在浸出劑中浸出，固液分離后，得到含鋰、鎳和鈷的浸出液與含錳和鋁的濾渣，所述的浸出劑為含有還原劑、銨鹽和氨水的溶液，所述還原劑為堿性條件下具有還原性的物質(zhì)；所述還原劑為亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽、硫酸亞鐵、鐵粉、二氧化硫、葡萄糖、硼氫化鈉或硼氫化鉀中的任意一種或至少兩種的組合；

(2)含鋰、鎳和鈷的浸出液經(jīng)汽提精餾實現(xiàn)氨的回收和重金屬氨絡(luò)合物的解絡(luò)合，脫氨后的浸出液經(jīng)固液分離，得到含鋰溶液和含鎳和鈷的濾渣；

其中，步驟(1)所述浸出劑中氨水的濃度為0～2mol/L且氨水的濃度不為0，銨根離子的濃度為2～4mol/L，還原劑的濃度為0.1～1mol/L；

步驟(1)所述正極材料與選擇性浸出劑的固液比為10～50g·L^-1，步驟(1)所述浸出在50～90℃條件下進行，步驟(1)所述浸出的時間為120～300min。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步驟(2)之后還進行如下步驟：

(3)將含鎳和鈷的濾渣溶解，除雜，得到含鎳和鈷的溶液，調(diào)節(jié)含鎳和鈷的溶液中鎳、鈷和錳的摩爾比，使其符合分子式LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂中Ni、Co和Mn的摩爾比，其中x＞0，y＞0，且x+y＜1，得到前驅(qū)體溶液，之后，利用前驅(qū)體溶液制備活性物質(zhì)前驅(qū)體；

(4)利用步驟(2)所述含鋰溶液制備鋰鹽，并將鋰鹽和步驟(3)得到的活性物質(zhì)前驅(qū)體制備得到正極活性物質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的正極材料為鋰離子電池正極材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的正極材料為廢舊鋰離子電池正極材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述正極材料為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁三元材料、錳酸鋰或鎳酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述正極材料由鋰離子電池經(jīng)預(yù)處理得到，所述預(yù)處理為機械分離法、物理溶解法或熱處理法中的任意一種或至少兩種的組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽或硫代硫酸鹽中的陽離子獨立地為鈉離子、鉀離子或銨根離子中任意一種或至少兩種的組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述銨鹽為硫酸銨、硫酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、硝酸銨或乙酸銨中的任意一種或至少兩種的組合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述銨鹽為硫酸銨和硫酸氫銨的組合，或碳酸銨和碳酸氫銨的組合。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述浸出在攪拌條件下進行，攪拌的速率為100～2000rpm。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述含錳和鋁的濾渣經(jīng)如下方法回收錳和鋁：將含錳和鋁的濾渣篩分，得到金屬鋁和含錳沉淀物，含錳沉淀物經(jīng)酸溶解，除雜，結(jié)晶，制備得到錳鹽。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述汽提精餾在蒸氨塔中進行。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述含鋰溶液中Ni、Co、Mn、Fe和Al的含量均≤0.5ppm。