[發明專利]從廢舊鋰離子電池中分步提取鋰和鎳鈷的方法

有效

• 申請號: 201911036367.8
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110938743B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 蔣訓雄;張賢;趙峰;李達
• 申請（專利權）人: 北京礦冶科技集團有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 尹春雷

本發明公開了從廢舊鋰離子電池中分步提取鋰和鎳鈷的方法，屬于鋰離子電池材料綜合回收技術領域。本發明將廢舊鋰離子電池拆分、破碎篩選得到的正極材料粉料用含碳還原劑進行還原焙燒，得到的焙砂用水調漿，并加入適量氯化鈣或石灰乳溶液反應轉型，焙砂中碳酸鋰被選擇提取到溶液中，從而實現與鎳、鈷、錳、鐵、鋁、磷等分離。本方法可以實現鋰的優先選擇性提取，得到的鋰溶液純度和鋰濃度高，無需萃取除雜、蒸發濃縮過程，鋰的回收和產品制備工藝簡單、回收率高、能耗低，且不存在高濃度鈉鹽廢水的環境問題。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料回收技術領域，涉及一種從廢舊鋰離子電池材料中分步回收鋰和鎳鈷的方法，尤其涉及一種廢舊鋰離子電池正極材料經還原焙燒后用鹽類物質進行轉型和優先提取鋰的方法。

背景技術

鋰是鋰離子電池的核心原料，隨著鋰離子電池為代表的新能源材料產量快速增長，全球對鋰的需求也快速增長。鋰礦資源可分為礦石鋰和鹵水鋰兩種類型。主要賦存于鹽湖鹵水和花崗偉晶巖礦床中，其中鹽湖鹵水鋰占世界鋰儲量的66％和儲量基礎的80％以上，目前已成為世界鋰的主要來源。由于鹽湖提鋰是生產鉀肥的副產品，導致鋰鹽產量擴張受限，進而導致鋰鹽價格飛漲。因此，從廢舊鋰離子電池中再生回收鋰顯得非常重要。

在鋰離子電池中，鋰是正極活性材料的主要成分，正極活性材料分為金屬氧化物正極材料和磷酸鹽正極材料，其中金屬氧化物正極材料包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵氧化物、鋰釩氧化物、鋰鈷鎳錳氧化物、鋰鈷鎳鋁氧化物等；磷酸鹽正極材料包括磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、磷酸錳鋰、磷酸鈷鋰、磷酸釩鋰等。此外鋰還是電解液、負極活性材料的重要成分，如六氟磷酸鋰、鈦酸鋰等。

針對廢舊鋰離子電池的綜合回收，國內外研究人員進行了大量研究，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。現有的濕法冶金幾乎都是將正極材料直接用酸和還原劑進行浸出，或者將正極活性材料預處理后用酸進行浸出。

CN107196004A公開了一種從廢舊動力鋰離子動力電池中回收有價金屬的方法，將從廢舊鋰離子動力電池的正極片經氮氣氛圍下煅燒、粉碎得到混合粉料，然后加入硫酸和雙氧水進行浸出，浸出液經中和、萃取除去鐵、鋁、鎳、鈷、錳等后，加入固體碳酸鈉沉淀回收碳酸鋰。

CN101519726A公開了一種通過焙燒處理廢舊鋰離子電池回收有價金屬的方法，其主要是將鈷酸鋰正極材料在500～850℃焙燒脫膠，再與濃硫酸及硫酸鹽混合調漿，在電爐內350～600℃進行二次焙燒，使銅、鈷等金屬轉化成可溶于水的硫酸鹽，萃取回收銅和鈷，再用碳酸鈉沉鋰。

CN108123185A公開了一種廢舊錳酸鋰電池中有價金屬回收方法，將經拆解、破磨處理后的錳酸鋰電池正極材料，與適量的碳粉混合后進行還原焙燒，將焙燒料加水漿化并滴加鹽酸、硫酸或硝酸等進行浸出，過濾得到的濾液，用氫氧化鈉調PH為7.0-10.0，過濾除雜后，再加入可溶性碳酸鹽，沉淀出碳酸鋰。

CN107017443A公開了一種從廢舊鋰離子電池中綜合回收有價金屬的方法，將廢舊電池進行放電處理后破碎，在300～400℃下進行預焙燒后，加入碳質還原劑或CO在450～700℃下進行還原焙燒。焙燒后的細料用水浸出并同時通入二氧化碳進行碳酸化浸出，浸出液送蒸發結晶生產碳酸鋰產品。

CN106129511A公開了一種從廢舊鋰離子電池材料中回收有價金屬的方法，將廢舊鋰離子電池正極材料與還原劑混合，在500～750℃的溫度下進行還原焙燒處理，焙燒產物首先采用CO2碳酸化水浸，得到碳酸氫鋰水溶液，可用于制取Li₂CO₃產品；浸出渣采用氧化酸浸或氧化氨浸浸出其中的鈷、鎳、錳等有價元素，經萃取、凈化后制取相應的化合物產品。