[發明專利]高效回收混合鋰離子電池正極材料的方法

有效

• 申請號: 201910540609.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110233304B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王欣鵬;顧帥;張亮;葉海梅;韋悅周
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12;C22B3/00;C22B47/00
• 代理公司: 南寧啟創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 謝美萱

本發明公開了高效回收混合鋰離子電池正極材料的方法，具體包括：將廢舊鋰離子電池拆解，用酸性溶液進行浸出，得浸取液；再用堿液將Fe³⁺和Al³⁺沉淀，沉淀分離；將溶液pH值調至9~10.5，加入Na₂S使Mn²⁺等沉淀，再將沉淀物過濾，剩余含鋰溶液；加入碳酸根離子進行沉鋰得到Li₂CO₃沉淀；將MnS，CoS，NiS的沉淀物放入pH值為5.5~6.5的鹽酸溶液中使MnS重新溶解，過濾將Mn²⁺分離出來，剩余的沉淀物溶解在鹽酸溶液中，以釋放Co²⁺和Ni²⁺，利用將Co²⁺電沉積為金屬Co。本發明通過加入乙醇參與鋰離子沉淀，降低Li₂CO₃在室溫下的溶解度，使鋰和鈷的回收率達到95%以上；具有成本低、效率高、回收純度高，能實現有價值金屬回收，適于工業應用。

技術領域

本發明涉及廢舊鋰離子電池的回收方法技術領域，特別是涉及高效回收混合鋰離子電池正極材料的方法。

背景技術

鋰離子電池因其高能量密度、高電壓、長壽命和低重量體積比等優良性能而廣泛應用于電動汽車、電動工具和便攜式電子設備。目前，最常見的正極材料是 LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiCoO₂和Li(Ni、Co、Mn)O₂。作為傳統內燃機汽車的快速發展、前景廣闊的替代品，電動和混合動力汽車在減少溫室氣體排放以緩解氣候變化方面得到了顯著的發展。根據麥肯錫的報告，全球電動汽車產量將從320 萬輛(2017年)增長到約1800萬輛(2025年)，最終在2030年增長到3600萬輛(7年)。近年來電動汽車的蓬勃發展已經導致鋰和鈷需求激增，鋰和鈷需要 214千噸(碳酸鋰當量)和136千噸(精煉金屬當量)，預計2025年鋰和鈷需求分別為669千噸(碳酸鋰當量)和222千噸(精煉金屬當量)。而鋰離子電池的預期壽命為3～5年，這意味著在不久的將來需要處理大量的廢舊鋰離子電池。如果不經過恰當的處置，廢舊鋰離子電池可能會造成可怕的環境影響。例如，鋰離子電池可能在損壞或暴露于高溫時爆炸，鋰離子電池含有重金屬，可能污染土壤和地下水，其電解質有毒且易燃。但是，廢舊鋰離子電池含有高濃度的鋰、鈷等有價金屬，從廢舊鋰離子電池中回收鋰和鈷，不僅可以解決環境威脅，還可以緩解資源緊缺問題，有助于實現電動汽車工業的可持續發展。

目前，針對廢舊鋰離子電池的處理和回收，其中濕法冶金、火法冶金、濕法火法相結合的工藝具有顯著特點，廢舊鋰離子電池正極材料處理方法中，基于濕法冶金的回收工藝相對成熟，行業內應用比較廣泛。CN103035977A公開了一種從廢舊鋰離子電池中回收有價金屬的方法，但只能對電池中的鋰進行回收，且鋰回收流程長，耗時長，濃度低，成本高。CN108559846A公開了一種基于固體還原劑與濃硫酸混合熟化處理廢舊正極材料的綜合回收方法，得到含有有用元素鋰、鈷、鎳、錳、釩的浸出液，但是不能把這些有用元素進行分開利用，直接制備成相應的產品，且濃硫酸消耗量大。目前公開的廢舊鋰離子電池回收方法，都是針對單一種類的廢舊鋰離子電池，回收產品單一，附加價值低，不利于廢舊電池的綜合處理回收。且經過一系復雜的處理后，還存在有價金屬產物回收率低、純度不高等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效回收混合鋰離子電池正極材料的方法，克服現有技術中存在的問題。本發明通過加入乙醇參與鋰離子沉淀，來降低Li₂CO₃在室溫下的溶解度，使鋰和鈷的回收率達到95％以上；同時還能實現其他Fe³⁺、 Al³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺金屬離子的沉淀回收。

本發明所提供的技術方案是：

高效回收混合鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：