[發明專利]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

• 申請號: 201610179257.7
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107230811B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 孫峙;鄭曉洪;林曉;高文芳;曹宏斌;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 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

本發明提供了一種正極材料中金屬組分的選擇性浸出劑及回收方法，該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，所述浸出劑中氨水的濃度為0～10mol/L，銨根離子的濃度為0～8mol/L，還原劑的濃度為0～2mol/L。本發明提供的浸出劑來源范圍廣，原料價格便宜，浸出選擇性和浸出率高(達90％以上)，制備的碳酸鋰純度達99％，用于回收正極材料中的Li、Co和Ni，避免了現有酸浸工藝雜離子的引入，簡化了分離提純的過程，實現了浸出劑的循環使用，降低了處理成本，適合工業化大規模生產。

技術領域

本發明屬于二次資源回收利用和循環經濟技術領域，涉及一種正極材料中金屬組分的選擇性浸出劑及回收方法，尤其涉及一種廢舊鋰離子電池正極材料中金屬組分的選擇性浸出劑及回收方法。

背景技術

隨著鋰離子電池在手機、筆記本及數碼相機等便攜式電子產品等領域中的廣泛應用，鋰離子電池的需求量不斷增加，其產量也在逐年增加，以中國為例，2010年的鋰電池產量有26.86億只，而2015年1～10月，全國共生產鋰離子電池43.75億只。根據工業需求和增長量進行估算，鋰離子電池的市場價值將由2015年的314億快速增長至2020年的537億美元。

根據國際技術聯合會ITU(International Telecommunications Union)的信息，用于移動電源設備的鋰離子電池(LIBs)和電動汽車的鋰離子電池(LIBs)的壽命分別為2～3年和5～8年，因此，未來將會產生大量的廢舊鋰離子電池。鋰離子電池主要由正極材料(LiCoO₂，NCM(LiNi_xCo_yMn_zO₂)，NCA(LiNixCoyAlzO₂)，x+y+z＝1，LiMn₂O₄，LiFePO₄等)、負極材料(石墨)、隔板(PP，PE)、電解液(LiPF₆，LiBF₄，LiClO₄)以及外殼等組成。報廢后，若棄之于環境，廢舊鋰離子電池內部的有機電解液(LiPF₆，LiBF₄，LiClO₄)會污染大氣、水和土壤等；廢舊鋰離子電池內部的重金屬會污染水和土壤等，并通過生物鏈危害人體。此外，廢舊鋰離子電池中含有大量有價金屬，以三元鋰離子電池正極報廢料為例，其中的金屬鋰、鈷、錳、鎳和鋁的含量分別為6.15％、18.65％、17.57％和7.86％。鈷和鎳是稀有的貴金屬，在自然界原礦的金屬含量很低，而金屬鋰則是一種戰略金屬。因此，回收廢舊鋰離子電池不僅能夠避免其對環境和人類健康的風險，還能夠獲得較好的經濟效益。

目前，國內外對廢舊鋰離子電池的處理和有價金屬的回收開展了許多的研究工作，提出了很多處理方法，主要包括濕法冶金、火法冶金和生物冶金技術。其中，由于濕法冶金技術具有金屬回收率高、回收產物純度高、產品附加值高等優點，使其成為廢舊鋰離子電池回收的研究熱點。