[發明專利]一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷鎳的方法

有效

• 申請號: 201811635679.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109504859B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 王海軍;徐宇池
• 申請（專利權）人: 啟東市北新無機化工有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B1/02;C22B23/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 蔣路帆

本發明公開了一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷鎳的方法，屬于鋰離子電池回收、循環利用技術領域，一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷鎳的方法，將變形架體與現有技術中的超聲波發生設備相配合，利用超聲波發生設備加速溶解的同時，超微氣泡瞬間炸裂使得許多抖動纖毛不停振動，可對溶液中的待溶解物進行“切割”，一方面，相較于現有技術中用攪拌桿或者單純用超聲波發生設備加速溶解，本發明中的抖動纖毛可使得溶解更加充分，另一方面，抖動纖毛會隨變形桿的變形對附著在自身上的不溶性雜質進行“包覆”，從而將不溶性雜質帶出溶液，使得后續的萃取預除雜更加輕松化，得到高純度的硫酸鈷溶液和硫酸鎳溶液，提高回收效率。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池回收、循環利用技術領域，更具體地說，涉及一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷鎳的方法。

背景技術

廢舊電池的回收與資源化利用不僅是環境保護和開拓國際電池市場的需要，而且是緩解我國戰略金屬資源緊缺局面、促進我國電池行業可持續發展的必然選擇。廢舊二次電池含有數量不等的重金屬或稀貴金屬元素(如普通鋰離子電池含有鈷20％、銅10％、鋁4.7％、鐵2.5％和鋰0.1％等；鎳氫電池含30％的鎳、4％的鈷和10％左右的輕稀土金屬)，而我國鈷、銅、鎳資源短缺，國內有著大量的電池生產廠家，通常鎳氫電池和鋰離子電池生產過程中會產生一定量的邊角料和1-2％的次廢品，含有大量的鎳鈷有價金屬，每年的產生量為數千金屬噸，這些有價金屬如不回收利用，會對環境造成污染。因此必須對廢電池進行資源化利用或無害化處理，以滿足環保和國際電池市場對生產者責任制的要求。廢舊電池的資源化循環利用已成為電池行業普遍關注的難題。

鎳鈷錳三元正極材料是一種新型鋰離子電池正極材料，具有容量高、熱穩定性好、價格低廉等優點，可廣泛用于小型鋰電池及鋰離子動力電池，是一種非常接近于鈷酸鋰的產品，其性價比遠高于鈷酸鋰，容量比鈷酸鋰高10-20％，是最有可能取代鈷酸鋰的新型電池材料之一，被稱為第三代鋰離子電池正極材料，其正極材料國內年需求量以20％的年增長速度逐漸取代鈷酸鋰。目前，三元正極材料前驅體的生產采用硫酸鎳結晶、硫酸鈷結晶等為主要原料，生產成本高。

通過處理廢電池得到的鎳鈷元素，可以用來生產三元正極材料前驅體。這既有利于資源再生利用和環境友好發展，又能降低三元正極材料前驅體的生產成本。目前國內外處理鎳鈷廢物料的工藝方法，通常采用冶金化學方法，其典型的工藝流程有：首先鎳鈷廢物料通過酸浸，把含鎳鈷在內的有色金屬溶解在酸溶液里，再通過冶金凈化手段把鎳鈷之外的其金屬元素除去，得到鎳鈷比較純凈的溶液。最后采用氧化-還原的冶金工藝手段，分別得含量比較高的鎳渣或鈷渣，再做進一步處理。但是冶金化學方法工藝復雜、提取成本高，非常不經濟，因此現在還缺乏通過回收廢電池得到三元正極材料前驅體的有效方法。

為改善上述問題，中國公開專利號為CN104659438B公開了一種利用廢電池制備三元正極材料前驅體的方法，其步驟包括：將廢電池拆分、焙燒、硫酸溶解之后得到廢電池正極材料溶液，然后用萃取的方法分離除去廢電池正極材料溶液中的金屬雜質，得到硫酸鹽溶液，并補充錳元素或鋁元素，配成生產三元正極材料前驅體的混合液，接著依次加入氨水和氫氧化鈉溶液，反應生成三元正極材料前驅體沉淀，最后經洗滌、干燥得到三元正極材料前驅體。本發明實現了廢電池中鎳、鈷等資源的循環利用，避免了重金屬造成環境污染，而且通過回收廢電池來生產鎳鈷鋁前驅體和鎳鈷錳前驅體可以少對原生礦資源的需求，降低鎳鈷的采購成本，本發明工藝流程簡單，適宜工業化大規模生產。

上述利用廢電池制備三元正極材料前驅體的方法中，要想通過萃取的方法有效分離除去廢電池正極材料溶液中的金屬雜質，得到硫酸鹽溶液，必須保證硫酸溶解的充分性，硫酸溶解不充分會導致一些不溶雜質的殘留，同時使得錳、銅、鈣、鋅等雜質難以分離，得到的硫酸鈷溶液和硫酸鎳溶液純度差，回收效率低。

發明內容

1.要解決的技術問題