[發明專利]一種廢舊鋰離子電池電極材料中有價元素的回收方法

在審

• 申請號: 201711374715.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108023134A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 劉志強;李偉;王東興;曹洪楊;張魁芳;饒帥;朱薇;郭秋松;金明亞;高遠;陶進長
• 申請（專利權）人: 廣東省稀有金屬研究所
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所 44216
• 代理人: 千知化

一種廢舊鋰離子電池電極材料中有價元素的回收方法，步驟如下：將廢舊鋰離子電池電極材料在空氣中焙燒，焙燒溫度為400~900℃，保溫時間30~300分鐘，得到焙燒渣；將所得焙燒渣與[H+]濃度為0.5~9mol/L的酸性溶液按質量比1:2~10混合，在浸出溫度30~95℃、浸出時間1~9h下浸出，過濾得到浸出液和浸出渣；浸出液用于回收鎳、鈷、錳、鋁和鋰，浸出渣用于回收碳材料。本發明無需將電池正負極電極材料分選開和額外添加浸出還原劑，降低了回收成本，可實現正負極材料的同時回收，提高了鋰電池回收的經濟效益。

技術領域

本發明屬于廢舊鋰電池電極材料的回收方法，尤其是涉及鋰離子電池三元材料的回收方法。

背景技術

隨著鋰離子電池的迅速發展，鋰離子電池已經占領了便攜式消費電子市場、并且不斷向新能源電動汽車等領域擴張。我國已成為當今世界上最大的鋰電池生產、消費和出口國，預計到2020年動力鋰離子電池的需求量將達到125Gwh，報廢量將達到2.2Gwh，約50萬噸。到2023年，報廢量將達到101Gwh，約116萬噸。總之，動力電池回收事關安全、污染、資源問題，也影響著新能源汽車的持續發展。廢舊鋰離子電池資源化技術的開發，不僅有利于環境保護，還有較大的經濟效益。

目前市場上常用的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元正極材料和磷酸鐵鋰等。廣泛應用的方法是將正極材料加入到硫酸、硝酸、鹽酸中并加入還原劑，浸出活性物質中的有價金屬。CN101519726A公開了將鈷酸鋰正極材料在500~850℃焙燒脫膠，再與濃硫酸及硫酸鹽混合調漿，進行二次焙燒，使銅、鈷等金屬轉化成可溶于水的硫酸鹽。CN103762393A公開了將放電、粉碎、氧化后的物料和硫酸銨焙燒，隨后再經酸溶、過濾。CN104466292A公開了廢鈷酸鋰粉末與硫酸氫鈉混合、焙燒，隨后再隨水浸出的工藝。CN200810198972.0公開了采用硫酸和雙氧水體系浸出。這些“強酸+還原劑”的方法能夠有效回收有價金屬離子，還原劑能夠將活性物質中的高價金屬離子還原到低價態，有利于提高浸出率，但在回收過程中需要消耗大量的還原劑和無機酸，成本高昂，設備要求高，并且容易造成環境污染，并且這些方法只針對正極材料進行回收，并未回收負極材料。因此，開發一種成本低廉、環境友好、適應性強的從廢舊鋰離子電池電極材料回收有價元素的技術極具意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低回收成本，提高回收經濟效益的廢舊鋰電池電極材料中有價元素的回收方法。

所述廢舊鋰電池電極材料為廢舊鋰離子電池經過破碎、分選，得到正極材料、負極材料、部分電解液的混合物，其中含鎳5~30%wt，鈷3~20%wt，鋁0.01~5%wt，錳0.01~10%wt，鋰2~7%wt，碳20~45%wt，氟0.5~3%wt。

本發明的廢舊鋰電池電極材料中有價元素的回收方法如下：1）將廢舊鋰離子電池電極材料在空氣中焙燒，焙燒溫度為400~900℃，保溫時間30~300分鐘，得到焙燒渣；2）將步驟1）所得焙燒渣與[H+]濃度為0.5~9mol/L的酸性溶液按質量比1:2~10混合，在浸出溫度30~95℃、浸出時間1~9h下浸出，過濾得到浸出液和浸出渣；浸出液用于回收鎳、鈷、錳、鋁和鋰，浸出渣用于回收碳材料。

所述酸性溶液為硫酸溶液、鹽酸溶液或硝酸溶液中的一種或幾種。

為了提高廢舊鋰電池電極中有價元素的回收率，降低回收成本，本發明不將廢舊鋰離子電池電極中的正負極材料分選開，減少分選所需的成本和材料損耗，直接將正負極材料在空氣下焙燒，節約了保護性氣體的成本消耗。