[發明專利]一種廢舊鋰離子電池正極材料中鋁元素的回收方法

有效

• 申請號: 201910735358.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110373545B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李平;張賀杰;陳興;張洋;張盈;鄭詩禮;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;C22B21/00;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

本發明涉及一種廢舊鋰離子電池正極材料中鋁元素的回收方法。所述回收方法包括如下步驟：(1)采用第一酸性溶液對廢舊鋰離子電池正極材料進行酸浸，得到浸出液；(2)將步驟(1)所述浸出液與第一堿性溶液混合，得到中和渣；(3)將步驟(2)所述中和渣與第二堿性溶液混合，得到含有鋁元素的堿液；(4)將步驟(3)所述含有鋁元素的堿液與第二酸性溶液混合，得到γ?AlOOH。本發明所述的回收方法，從源頭解決了Al(OH)₃過濾困難的問題，從根本上解決了資源回收效率低問題，使Ni、Co等有價金屬零排放達到了資源的高效利用。

技術領域

本發明屬于廢舊鋰離子電池材料回收技術領域，具體涉及一種廢舊鋰離子電池正極材料中鋁元素的回收方法。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高、體積小、質量輕、比能量高、無記憶效應、自放電小和壽命長等優點，已廣泛應用到移動電話、筆記本電腦、攝像機、數碼相機及新能源汽車等眾多領域。預計到2020年，鋰離子電池的數量和重量分別超過250億和50萬噸，相應廢舊鋰離子電池的回收和再循環引越來越多的關注。

廢舊三元鋰離子電池的正極材料中含有高附加值的銅、鋁、鋰、鎳和鈷等，經物理拆解、破碎、篩分、磁選、洗滌及熱預處理后，得到銅箔、鋁箔和含有少量Cu、Al、Fe等雜質的LiNi_xCo_yMnO_z正極粉末，所述正極粉末的回收包括火法、濕法、生物法等。濕法回收過程相比火法、生物法，具有金屬回收率較高、操作條件溫和、對環境污染較小等優點，成為目前國內外研究者廣泛采用的方法。在濕法回收方面，LiNi_xCo_yMnO_z正極粉末通常采用酸性或堿性溶劑浸出、鋁鐵等雜質脫除、萃取分離、化學沉淀等步驟分別提取Li、Ni和Co等有價金屬。

鋁作為LiNi_xCo_yMnO_z正極粉末中的主要雜質之一，主要采用中和水解法脫除，中和除鋁過程主要依據Al(OH)₃與其他元素氫氧化物的溶度積差異，實現鋁的有效脫除，具有工業操作簡單、成本低廉的特點。但在酸性溶液中Al(III)中和過程中，由于Al(III)與Co(II)、Mn(II)和Ni(II)等元素水解pH值相似易形成氫氧化物共沉淀，造成Ni、Co、Mn等有價金屬損失。有學者根據Al的堿溶性采用NaOH溶液直接對廢舊鋰電池粉末進行浸出，但是這類方法存在步驟繁瑣、浸出效果不徹底、成本較高等問題，工業應用價值不大。

CN108666643A公開了一種鋰離子電池正極材料回收方法及裝置。其中鋰離子電池正極材料回收方法包括：將待回收的鋰離子電池正極材料進行粉碎，得到材料粉末；通過篩分機和風力搖床對所述材料粉末進行分選，得到粘附有鈷酸鋰雜質的鋁箔粉末；將所述粘附有鈷酸鋰雜質的鋁箔粉末置于非質子極性溶劑中進行洗滌，將所述鋁箔粉末上粘附的鈷酸鋰雜質浸出，得到合格的鋁箔粉末。所述方法得到的鋁回收率較低。

CN109904546A公開了一種從廢舊鋰離子動力電池中回收鋁箔和正極材料的工藝，包括以下步驟：(1)在一定溫度下，對廢舊鋰離子動力電池放電，放電后的電池經手工拆解后得到電池正極；(2)將得到的電池正極進行規則破碎，將電池正極破碎成幾何規則形狀的規則正極碎片；(3)將得到的規則正極碎片裝入陶瓷坩堝中，常壓下有氧焙燒；(4)將焙燒后的正極碎片用一定溫度的水浸泡水淬，水淬后的正極碎片篩分后回收鋁箔；(5)將篩下物置于堿液中浸泡除去雜質鋁，過濾干燥后回收正極材料。所述方法無法實現鋁資源的有效利用、易造成環境污染。