[發(fā)明專利]一種從含鋰電池廢料中選擇性提鋰的方法

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• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108384955A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 孫峙;王中行;曹宏斌;鄭曉洪;林曉;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B26/12;H01M10/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種從含鋰電池廢料中選擇性提鋰的方法。所述方法包括以下步驟：(1)將預處理后的含鋰電池廢料與氧化物水溶液混合，對得到的原料料漿進行浸出反應，反應后得到浸出料漿；(2)調(diào)節(jié)步驟(1)所述浸出料漿的pH至7?13，對得到的反應料漿進行固液分離，得到固體渣和含鋰凈化液；(3)向步驟(2)所述含鋰凈化液中加入碳酸鹽，進行沉鋰反應，反應后固液分離得到碳酸鋰產(chǎn)品和沉鋰尾液，所述沉鋰尾液在調(diào)節(jié)為酸性后返回步驟(1)的浸出反應體系中。本發(fā)明提供的方法具有廣泛適用性，流程短、操作簡便，反應條件溫和，反應原料成本低廉，整個流程無三廢排放，實現(xiàn)了含鋰電池廢料中鋰資源的高選擇性回收。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池廢料中鋰資源的回收技術領域，具體涉及一種從含鋰電池廢料中選擇性提鋰的方法。

背景技術

鋰離子電池因具有能量高、質(zhì)量輕、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)勢被廣泛用于移動電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機等3C數(shù)碼產(chǎn)品和電動車、儲能等領域。僅2011年，我國鋰離子電池的生產(chǎn)量就高達29億支。與之伴隨的是，大量廢舊鋰離子電池的產(chǎn)生已經(jīng)對我國乃至全世界的電子廢棄物處理和環(huán)境保護提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。一方面廢舊鋰離子電池中含有有毒易燃電解質(zhì)、重金屬等有害組分，若處理不當會引發(fā)嚴重的水體和土壤污染，甚至引發(fā)火災爆炸安全事故等；另一方面廢舊鋰離子電池中含有大量的鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁等金屬資源，若能實現(xiàn)高效回收，不僅具有可觀的經(jīng)濟價值，而且可在很大程度上緩解我國目前在鈷、鋰等資源的短缺困境。

目前，受經(jīng)濟利益驅(qū)動，廢舊鋰離子電池回收的重點在于電極材料中有價金屬元素的高效回收。通常是將廢舊電池放電、拆解后進行機械破碎和篩選分離獲得電極活性物質(zhì)粉料，粉料經(jīng)酸浸后得到浸出液，再經(jīng)調(diào)酸、過濾、沉鋰、洗滌、干燥等工序最終獲得碳酸鋰產(chǎn)品和相應電極材料的前驅(qū)體材料。上述過程技術原理簡單，操作方便，已成為目前廢舊鋰離子電池回收的常規(guī)操作手段，然而在酸浸環(huán)節(jié)通常采用含有還原劑的無機酸或有機酸為浸出試劑，容易引發(fā)嚴重的設備腐蝕和二次污染問題，在浸出液的后續(xù)除雜分離階段，容易在調(diào)酸制備氫氧化物前驅(qū)體的過程中形成膠體，且在過濾環(huán)節(jié)易造成大量鋰離子的夾帶損失，由此導致資源綜合回收率不高。

為破解上述技術難題，許多研究者和企業(yè)分別對酸浸、凈化、分離等環(huán)節(jié)進行了改進研究，提出諸多改進工藝。

CN107058742A提出了一種從廢舊鋰離子電池回收鋰的方法。是將廢舊鋰離子電池拆解、破碎得到電池粉，電池粉的酸性溶解液經(jīng)凈化處理后獲得含鋰料液，再經(jīng)調(diào)酸、萃取、洗滌、反萃、除油、蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾、烘干等工序最終得到無水鋰鹽。該方法需多步除雜操作，工序繁雜，易產(chǎn)生廢渣、廢水，且浸出液凈化、調(diào)酸、萃取等環(huán)節(jié)均會造成鋰不同程度的夾帶損失，由此導致鋰的綜合回收率不高。

CN106654437A提出了一種從含鋰電池中回收鋰的方法。是將廢舊鋰離子電池經(jīng)短路放電、拆解、機械破碎、熱處理后得到電池材料，將電解液倒入乙醇作溶劑的氫氧化鈉溶液中得到混合溶液,將混合溶液與電池材料的浸出液混合后進行減壓真空精餾以去除有機溶劑，加入碳酸鈉固體后重結晶，得到碳酸鋰。該方法采用含有大量有機溶劑的氫氧化鈉溶液來調(diào)節(jié)酸浸液pH，大大降低了酸浸液中鋰離子濃度，導致后續(xù)碳酸鋰制備環(huán)節(jié)的沉鋰率低下，從而降低了鋰的整體回收率，且有機試劑的引入加大了后續(xù)分離工序的處理負擔和能耗。

CN107394298A提出了一種廢舊鋰離子電池負極片上鋰資源回收方法。是將負極片表面的塊狀粉料剝離后經(jīng)球磨、過篩得到精細粉料，將粉料加入稀鹽酸中進行浸出反應，同時輔以超聲攪拌形成懸浮液；過濾后將濾液pH調(diào)節(jié)至5-8，再次過濾后將濾液蒸發(fā)濃縮并在80-100℃溫度范圍內(nèi)加入飽和碳酸鈉溶液以獲得碳酸鋰沉淀，所得碳酸鋰沉淀經(jīng)洗滌烘干得到高純碳酸鋰粉末。該方法操作簡便，然而該方法采用鹽酸作為浸出試劑，以高濃度氨水來調(diào)節(jié)二次濾液的pH，導致浸出設備防腐和氣體凈化設備投資大，且該方法不太適用于含有多種有價金屬元素的正極廢料的處理過程。