[發(fā)明專利]一種分離廢舊鋰離子電池正極中鋰和其他金屬的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910514641.1
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110257631B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉葵;張鵬;范小萍;史瑩;王紅強(qiáng);李慶余;黃有國;蔡業(yè)政;吳強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C01B25/37;C22B3/04;C22B26/12;C22B23/00;C22B47/00;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發(fā)明公開了一種分離廢舊鋰離子電池正極中鋰和其他金屬的方法，具體是以廢舊鋰離子電池正極活性材料的酸性浸出液為電解液，向其中插入陽極和陰極，然后將陽極和陰極通電進(jìn)行電解，電解完成后，對電解所得物料進(jìn)行固液分離，液體為含鋰的溶液，固體則為其他金屬的混合物或沉積物。本發(fā)明所述方法工藝簡單、可實(shí)現(xiàn)鋰和其他金屬的快速分離且鋰的損失少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢舊鋰離子電池的回收處理，具體涉及一種分離廢舊鋰離子電池正極中鋰和其他金屬的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有能量密度高，工作電壓高，使用壽命長，無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，其性能優(yōu)于其他各類二次電池，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本等電子設(shè)備、以及電動汽車、混合動力汽車等領(lǐng)域。隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池正極材料從鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、二元正極材料、發(fā)展到第三代正極材料—三元NCM/NCA正極材料時代。特別是NCM111、NCM523已量產(chǎn)化的正極材料，具有循環(huán)壽命長、穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性強(qiáng)等優(yōu)勢，已作為便攜式儲能產(chǎn)品和新能源電動汽車動力核心部件而廣泛應(yīng)用。鋰離子電池是一種消耗品，其使用壽命一般為3-5年。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，二次電池的消費(fèi)逐漸增多，所產(chǎn)生的廢舊鋰離子電池數(shù)量也大幅增長。預(yù)計2019年動力鋰離子電池回收量將達(dá)11GWh，占整個鋰離子電池回收總量的1/3左右。隨著國家對新能源汽車的推進(jìn)，預(yù)計到2020年動力型鋰離子電池回收量將達(dá)32.2GWh，近50萬噸。廢舊鋰離子電池中含有大量有價金屬如鈷、鎳、錳、鋰、鋁、銅等,這些有價金屬屬于二次資源，對其加以回收利用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。若廢舊鋰離子電池處置不當(dāng)，不僅會造成資源的浪費(fèi)，更會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，最后經(jīng)過長時間的生物鏈富集作用聚集到人體中，對人體健康造成嚴(yán)重危害。

現(xiàn)有技術(shù)中通常采用酸溶液浸出鋰離子電池正極活性物質(zhì)中的鋰、鎳、鈷、錳、鐵等金屬，使之以離子的形式轉(zhuǎn)入溶液中，然后采用沉淀法或溶劑萃取法分離其中的金屬離子。其中沉淀法需要多次加入堿性沉淀劑，分別沉淀鐵、鎳、鈷、錳等離子，存在沉淀劑消耗較多且沉淀過程鋰的夾帶損失較大的不足；而溶劑萃取法雖可以逐一分離金屬離子，但工藝流程較長。

因此，有必要尋求一種工藝簡單、損失少的能夠?qū)嚭推渌饘倏焖俜蛛x的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、可實(shí)現(xiàn)鋰和其他金屬的快速分離且鋰的損失少的分離廢舊鋰離子電池正極中鋰和其他金屬的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種分離廢舊鋰離子電池正極中鋰和其他金屬的方法，包括：以廢舊鋰離子電池正極活性材料的酸性浸出液為電解液，向其中插入陽極和陰極，然后將陽極和陰極通電進(jìn)行電解，電解完成后，對電解所得物料進(jìn)行固液分離，液體為含鋰的溶液，固體則為其他金屬的混合物或沉積物。

本發(fā)明所述方法中，所述的廢舊鋰離子電池正極活性材料的酸性浸出液是指采用酸溶液對廢舊鋰離子電池的正極片或者是由正極片上剝離下來的物質(zhì)進(jìn)行浸出所得的溶液。其中酸溶液的選擇及其濃度與現(xiàn)有技術(shù)相同，具體的，酸溶液可以是鹽酸溶液。對于酸溶液的濃度，優(yōu)選為0.5-5mol/L。所述廢舊鋰離子電池的正極片或者是由正極片上剝離下來的物質(zhì)采用現(xiàn)有常規(guī)方法進(jìn)行獲得，通常需要先對廢舊鋰離子電池進(jìn)行放電，然后拆解，再收集正極片，或更進(jìn)一步收集正極片上的物質(zhì)。當(dāng)是對正極片進(jìn)行浸出時，為了更利于浸出，優(yōu)選是將正極片進(jìn)行破碎后再進(jìn)行浸出。所述浸出可以在加熱或不加熱的條件下進(jìn)行，具體可在25-95℃條件下進(jìn)行，浸出的時間根據(jù)需要進(jìn)行確定，優(yōu)選為≥30min，更優(yōu)選為1-7h。

本發(fā)明所述方法中，陽極和陰極的選擇與現(xiàn)有技術(shù)相同，通常是以鉑片或石墨片為陽極，以鋁片或銅片或石墨片為陰極。

本發(fā)明所述方法中，連通陽極和陰極的電源為直流電源，電壓與現(xiàn)有技術(shù)相同，優(yōu)選是在1-40V的條件下進(jìn)行電解，更優(yōu)選是在5-32V的條件下進(jìn)行電解。對于電解的時間，通常≥10min，優(yōu)選為30-90min，在該時間范圍內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)鋰離子與其他金屬離子的分離。