[發明專利]利用低共熔溶劑回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中鈷、鋰的方法

在審

• 申請號: 202010062658.0
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111074075A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 彭天右;劉鑫
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B26/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 吳楚

本發明公開了一種利用低共熔溶劑回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中鈷、鋰的方法，包括以下步驟：(1)將氯化膽堿與二水合草酸混合形成低共熔溶劑；(2)將步驟(1)中得到的低共熔溶劑與廢舊鈷酸鋰電池正極材料粉末混合并加熱浸出，分離不溶雜質與浸出液；(3)向步驟(2)中所得浸出液中加入去離子水得到草酸鈷沉淀，分離沉淀與浸出液；(4)加熱濃縮浸出液去除去離子水，加入乙醇得到草酸鋰沉淀，分離沉淀與浸出液。本發明中浸出劑可以循環使用且使用的原料安全、廉價、污染小，工藝流程短、操作簡單、能耗少，回收產物純度較高。

技術領域

本發明公開了一種利用低共熔溶劑回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中鈷、鋰的方法，可以高效、環保地回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中的金屬元素，屬于電子廢舊物的回收處理和資源化利用技術領域。

背景技術

自從鈷酸鋰作為鋰離子可充電電池的正極材料以來，鋰離子電池由于其高能量密度，弱記憶效應和低自放電等優異性質在各個領域都有著廣泛的應用。近些年來，新能源汽車發展迅速，鋰離子電池的需求量大幅增加。這一方面導致制造電池所需的鋰、鈷等金屬價格持續升高，另一方面由于鋰離子電池循環壽命有限，在報廢后產生大量的廢舊鋰離子電池，給環境帶來很大壓力。廢舊鋰離子電池若不能及時得到處理，其中的重金屬將對土壤及地下水帶來嚴重危害。

對廢舊的鈷酸鋰電池進行回收處理，一方面可以減少固體廢舊物帶來的污染，有利于保護環境，另一方面廢舊鋰離子電池中含有大量有價金屬，對其進行回收可以在獲得經濟利益的同時減少了對現有金屬礦產的過度開采。市場上廢舊鋰電池中回收鈷元素，主要有浸出、萃取、焙燒、電解等工藝。例如，中國專利CN200510018601公開了一種從鈷酸鋰的廢料中分離回收鈷的方法，將廢舊鋰電池物理拆解、煅燒、浸泡，得到廢鈷酸鋰，將鈷酸鋰性用雙氧水或硫代硫酸鈉作為還原劑，溶解得到含鈷和鋰的溶液，再以氫氧化鈉溶液沉淀劑，得到氫氧化鈷。中國專利CN106030894A公布了一種從鋰電池同時回收鈷及錳的方法，通過對電池粉料進行熱處理和多級浸出，使用添加2-乙基己基磷酸單-2-乙基己酯的電解液電解，采用循環方式的電極來進行提取，一次性得到鈷和錳的沉積。對于廢舊鈷酸鋰電池而言，目前的回收方法主要包括火法冶金及濕法冶金兩種方法。其中，火法冶金是指利用高溫去除電池粉末中的有機粘結劑，將金屬與雜質分離，再利用熱解、篩分等系列方法回收有價金屬，但其缺點在于能耗過高，且易產生有毒氣體，不利于環保；濕法冶金是指使用化學試劑選擇性浸出電池粉末中的金屬元素，并通過萃取、鹽析等方式對金屬進行分離提純，但目前濕法冶金主要使用強酸如鹽酸、硝酸等作為浸出劑，具有一定的危險性且易造成二次污染。

發明內容

為了解決現有技術中存在的困難，本發明目的在于提供一種利用低共熔溶劑回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中鈷、鋰的方法。該法工藝流程簡單、避免使用強酸和強堿、無二次污染、實現了廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價金屬組分的高效回收。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種利用低共熔溶劑回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中鈷、鋰的方法，包括以下步驟：

步驟一，將氯化膽堿與二水合草酸按一定比例混合形成低共熔溶劑；

步驟二，將步驟一中得到的低共熔溶劑與廢舊鈷酸鋰電池正極材料粉末混合并加熱，固液分離后得到不溶雜質與浸出液；

步驟三，向步驟二中所得的浸出液中加入去離子水得到草酸鈷沉淀，分離沉淀與浸出液，干燥沉淀得到草酸鈷固體；

步驟四，加熱濃縮步驟三中獲得的浸出液，蒸發脫水，加入乙醇后得到草酸鋰沉淀，分離沉淀與浸出液，干燥沉淀得到草酸鋰固體；

步驟五，加熱濃縮步驟四的浸出液去除乙醇，浸出液可循環使用。

進一步的，步驟一的低共熔溶劑中氯化膽堿與二水合草酸的比例為3:1、2:1、1:1、1:2、1:3中的一種。