[發明專利]由廢舊三元電池材料制備鎳鈷錳硫酸鹽和碳酸鋰的方法

在審

• 申請號: 201810541491.9
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108439438A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 朱建楠;吳國慶;譚靜進;朱保義
• 申請（專利權）人: 安徽南都華鉑新材料科技有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01G53/00
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 錢衛佳

本發明公開了一種廢舊三元電池材料制備鎳鈷錳硫酸鹽和碳酸鋰的方法，涉及電池材料回收技術領域，將廢舊三元電池材料經焙燒、酸浸、除銅、除鐵鋁后經萃取得到水相和萃取液，水相經蒸發結晶析出鎳鈷錳硫酸鹽，水相母液返回至酸浸工序實現母液循環；萃取液通過反萃取得到富鋰溶液，富鋰溶液經碳酸鈉沉淀得到碳酸鋰，沉淀母液經蒸發結晶析出硫酸鈉后返回到富鋰溶液中實現母液循環。本發明實現鎳、鈷、錳、鋰的回收，并且鎳、鈷、錳、鋰的回收率均在95％以上，同時通過母液的循環利用來進一步提高鎳、鈷、錳、鋰的回收率。

技術領域：

本發明涉及電池材料回收技術領域，具體涉及一種由廢舊三元電池材料制備鎳鈷錳硫酸鹽和碳酸鋰的方法。

背景技術：

三元電池，全稱三元聚合物鋰電池，是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池，三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，相對于鈷酸鋰電池來說安全性更高。

隨著三元電池的廣泛應用，廢舊三元電池材料大量產生。為了避免資源的浪費以及對環境造成污染，需要對廢舊三元電池材料進行回收處理。本發明通過一系列工序處理由廢舊三元電池材料制得鎳鈷錳硫酸鹽和碳酸鋰，使鎳、鈷、錳、鋰的回收率均達到95％以上。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題在于提供一種操作簡單易行且能使鎳、鈷、錳、鋰回收率均達到95％以上的由廢舊三元電池材料制備鎳鈷錳硫酸鹽和碳酸鋰的方法。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：

由廢舊三元電池材料制備鎳鈷錳硫酸鹽和碳酸鋰的方法，將廢舊三元電池材料經焙燒、酸浸、除銅、除鐵鋁后經萃取得到水相和萃取液，水相經蒸發結晶析出鎳鈷錳硫酸鹽，水相母液返回至酸浸工序實現母液循環；萃取液通過反萃取得到富鋰溶液，富鋰溶液經碳酸鈉沉淀得到碳酸鋰，沉淀母液經蒸發結晶析出硫酸鈉后返回到富鋰溶液中實現母液循環。

所述廢舊三元電池材料包括從電池中拆解分選出的三元廢料、從鋰電池生產工廠報廢的極片中分選出的三元廢料、失效的三元材料。

所述焙燒溫度在450-800℃。

所述酸浸操作采用硫酸，硫酸濃度在20-40％。

所述除銅操作采用鐵粉經置換反應還原出銅。

所述除鐵鋁操作采用次氯酸鈉和氫氧化鈉將體系pH值調節至3.5-7.5。

所述萃取操作采用磷酸酯類萃取劑，優選P204。

所述反萃取操作采用稀硫酸作為反萃劑。

本發明的工作原理：

首先經焙燒分解掉粘結劑，并在還原金屬元素的同時縮短后續酸浸時間；再經酸浸生成硫酸鹽；添加鐵粉通過置換反應除銅；利用次氯酸鈉將二價鐵氧化成三價鐵，鐵離子、鋁離子與氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵沉淀和氫氧化鋁沉淀，以除去鐵鋁和鐵鋁礬渣；利用硫酸鹽不同的溶解度以通過萃取分離硫酸鋰和鎳鈷錳硫酸鹽；沉淀母液經硫酸鈉結晶后實現母液循環，從而最大程度地提高鋰的回收率；鎳鈷錳硫酸鹽結晶后液返回至酸浸工序實現母液循環，以便通過提高硫酸濃度來維持溶液體積平衡。

所述酸浸操作在不銹鋼容器中完成，反應結束后對不銹鋼容器進行水洗。

所述水洗時向清水中添加助洗劑，清水與助洗劑的質量比為100:1-5。

所述助洗劑由β-環糊精和多聚谷氨酸經酯化反應制得，其制備方法為：室溫下先將水處理級多聚谷氨酸加水配成飽和溶液，再加入β-環糊精，補加水的同時以2-3℃/min的升溫速度開始升溫，控制加水速度，使β-環糊精剛好在回流狀態下溶解完全，并滴加濃硫酸調節溶液pH值至4-5，于回流狀態下保溫攪拌反應，反應結束后經減壓濃縮制成膏體，膏體經自然冷卻至室溫后送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經超微粉碎機制成微粉，即得助洗劑。