[發明專利]一種廢舊鋰離子電池中鋰的提取方法

在審

• 申請號: 201710884076.9
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107742760A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 張永祿;尹飛;揭曉武;王振文;阮書鋒;崔成旺
• 申請（專利權）人: 北京礦冶研究總院
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,李闖

技術領域

本發明涉及廢舊鋰離子電池回收技術領域，尤其涉及一種廢舊鋰離子電池中鋰的提取方法。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高、能量密度大、循環壽命長、安全性好以及無記憶效應等諸多優點，廣泛應用于移動通訊、筆記本電腦、便攜式工具、電動自行車等領域。隨著大量鋰離子電池的生產、使用和報廢，鋰離子電池的回收和再利用問題已經成為全行業關注的焦點。鋰離子電池正極材料多為過渡金屬氧化物，如：LiCoO₂、LiFePO₄、LiMn₂O₄等，其中含有有價金屬比如鈷、鎳、鋰等，回收利用具有較好的環境效益和經濟效益。

鋰在電子、冶金、化工、醫藥、核能、宇航、能源等領域具有重要的用途,被譽為“推動世界進步的重要能源元素”。全球鋰資源主要分為鹽湖型、硬巖型、地下鹵水型三種類型，其中最具工業開發價值、生產難度最低的是鹽湖型。這也是我國已探明鋰資源儲量中占比最大的類型，約占80.54％，這些鹽湖主要分布在海拔高、降水量小的青藏高原地區。雖然我國鹽湖鋰儲量豐富，但鎂鋰比大，加工難度較高，因此目前國內鋰原料仍大量需要進口。

目前，廢舊鋰離子電池的回收工藝主要是以鈷的回收為主，鋰的回收具有整體回收率不高，產品純度低等不足。在現有技術中，鋰的回收主要是后端回收，即將廢舊鋰離子電池經過預處理、硫酸溶解、除雜、回收鈷之后得到含鋰的硫酸鹽溶液(一般為硫酸鈉與硫酸鋰混合溶液)，然后在含鋰的硫酸鹽溶液中加入碳酸鈉回收碳酸鋰，但該種回收方法不僅鋰回收工藝流程長、鋰分散損失大、鋰直收率低，而且存在硫酸鈉的夾帶污染和硫酸鈉共結晶等問題。

發明內容

為了解決現有技術中鋰回收工藝流程冗長、回收率低，純度低等技術問題，本發明提供了一種廢舊鋰離子電池中鋰的提取方法，不僅鋰回收工藝流程短、操作簡單、鋰回收率高、鋰產品純度高，而且廢水量少、還原劑用量少、回收成本低。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種廢舊鋰離子電池中鋰的提取方法，包括以下步驟：

步驟A、對與電池集流體分離的電池活性物料進行還原焙燒，從而得到還原焙燒料；

步驟B、對所述還原焙燒料進行碳酸化浸出，再進行過濾，從而得到碳酸化浸出渣和碳酸化浸出液；

步驟C、對所述碳酸化浸出液進行除鈷，再進行過濾，從而得到除鈷渣和除鈷液；

步驟D、對所述除鈷液進行加熱分解，再進行過濾，從而得到含有碳酸鋰的固體和分解后液；所述分解后液循環到步驟B中作為碳酸化浸出的浸出液重復利用。

優選地，所述的還原焙燒包括：還原劑的加入量為所述電池活性物料總質量的5～20％，還原焙燒溫度為650～850℃，還原焙燒時間為2～3小時。

優選地，所述的碳酸化浸出包括：浸出時間為3～5小時，浸出溫度小于30℃，浸出液固比為10～20mL:1g。

優選地，所述的碳酸化浸出包括：將所述還原焙燒料加入到水中并通入CO₂進行攪拌浸出；和/或，將所述的還原焙燒料加入到浸出液中進行碳酸化浸出。

優選地，所述的對所述碳酸化浸出液進行除鈷包括：除鈷時間為15～30分鐘，除鈷溫度為60～80℃。

優選地，所述的對所述除鈷液進行加熱分解包括：加熱時間為1～2小時，加熱溫度為80～95℃。

優選地，所述的電池活性物料為廢舊鋰離子電池的正極活性材料、廢舊鋰離子電池的正極活性材料和負極碳質材料混合料、鋰離子電池生產過程中產生的正極邊角料中的至少一種；其中，所述的廢舊鋰離子電池為一元廢舊鋰離子電池、二元廢舊鋰離子電池、三元廢舊鋰離子電池中的至少一種。

優選地，所述與電池集流體分離的電池活性物料的制備方法包括：對廢舊鋰離子電池進行放電、拆解從而得到電池芯，然后除去所述電池芯的電池集流體，從而得到廢舊鋰離子電池的正極活性材料或廢舊鋰離子電池的正極活性材料和負極碳質材料混合料；其中，所述的廢舊鋰離子電池為一元廢舊鋰離子電池、二元廢舊鋰離子電池、三元廢舊鋰離子電池中的至少一種。

優選地，所述的除去所述電池芯的電池集流體包括采用堿浸、N-甲基吡咯烷酮有機溶解、熱分解中的至少一種方法對所述的電池芯進行處理，從而除去所述電池芯的電池集流體。

優選地，所述的碳酸化浸出渣用于回收鈷。