[發明專利]一種廢舊鋰電池的回收方法及回收制備的電池級鎳鈷錳混合晶體

在審

• 申請號: 202010074781.4
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111261967A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 彭偉文;王本平;何幾文;張夢龍;蔡運何;王大偉;陳明峰;史錫嬌
• 申請（專利權）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M10/052;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 周積德

本發明公開了一種廢舊鋰電池的回收方法及回收制備的電池級鎳鈷錳混合晶體，所述廢舊鋰電池的回收方法，包括如下步驟：(1)將廢舊鋰電池放電，經拆解、分選獲得正極粉料；(2)加水制成漿料，加入無機酸和還原劑，得酸浸液；(3)加入除銅劑除銅；加入氧化劑和堿試劑，得除鐵鋁后液；(4)加入沉淀劑，固液分離，得鎳鈷錳渣和含鋰溶液；(5)將純水洗滌后的鎳鈷錳渣與純水調漿，加入酸，固液分離，得鎳鈷錳混合溶液；(6)濃縮，濃縮液進行攪拌、冷卻，結晶后離心分離，得電池級鎳鈷錳混合晶體。本發明具有工藝簡單、生產成本低、安全穩定的優點，有價金屬鎳、鈷、錳回收率高，制得的三元前驅體品質優秀，具有極高的生產收益。

技術領域

本發明涉及廢舊鋰電池回收技術領域，具體涉及一種廢舊鋰電池的回收方法及回收制備的電池級鎳鈷錳混合晶體。

背景技術

至2020年，我國純電動汽車和插電混合動力汽車產量將超過500 萬輛。動力電池產業鏈作為新能源汽車產業的重要一環，受下游整車 制造市場的需求帶動，動力電池產業進入飛速發展的階段。據相關統 計數據顯示，2018年，我國動力電池裝車量共計56.9GWh，同比增 長56.3％，其中三元材料電池占比58.1％，鐵鋰電池占比39.0％。

在鋰電池大規模生產和使用的同時，鋰電池退役后的回收處理已成為一個不容忽視的問題。據統計，2018年我國廢舊動力電池達 12.08GWH，累計報廢量將達到17.25萬噸。其中，鈷、鎳、錳、鋰等有價金屬所創造的回收市場達到53.23億元。可以預測，未來廢舊鋰電池回收將成為一個巨大的產業鏈。鋰電池的結構和成分相對較為復雜，主要含有正極粉、鋁箔、負極石墨、銅箔、電解液、粘結劑、鋼殼等。上述材料如不加以回收處理，不僅是對我國稀缺的鈷、鎳等資源的極大浪費，而且也會造成環境的污染。因此，廢舊鋰電池的回收利用已成為我國新能源戰略可持續發展的十分重要的環節。

對廢舊鋰電池的回收，首要環節就是將其進行放電、拆解、破碎和分選等。分選出來的鋁箔、銅箔直接進行外售，而正極粉末則需要用化學方法進行回收。傳統的鋰電池綜合回收的方法，是先將鋰電池進行預處理分選出正極粉末，然后將正極粉末用酸與還原劑進行浸出，浸出液首先利用可溶性氟化物進行提鋰并進一步制備電池級碳酸鋰，提鋰后液中的鈷鎳錳則通過萃取方式制成高純的硫酸鹽。傳統方法雖然較好地實現了鋰、鎳、鈷、錳金屬的綜合回收，但是氟化物提鋰并制備電池級碳酸鋰的成本較高，鋰回收率低。并且體系中引進了氟離子，后續廢水處理將十分困難。此外，鎳鈷錳金屬采用萃取的方法回收廠房占地面積大，設備投資大，回收成本高。

為了達到降低回收成本，減少廢水處理的壓力，同時實現鋰與鎳鈷錳的分離，專利CN107017443提出了“優先提鋰”的思路，將預處理后的正極粉末在溫度為450～700℃高溫條件下通入一氧化碳或者氫氣進行還原焙燒，焙燒后產物與水制成漿并通入二氧化碳浸出得到碳酸氫鋰溶液，并進一步制成電池級碳酸鋰。水浸后的鎳鈷錳金屬渣，則采用氧化氨浸工藝選擇性浸出銅、鈷、鎳等金屬，氨浸液進一步采用萃取的方式分離回收鈷、鎳、錳、銅以制備附加值較低的硫酸鹽。該工藝“優先提鋰”方法，較傳統方法取得一定進步，但是高溫還原焙燒能耗高，對設備、人員安全要求非常高，產業化有一定難度。此外鎳鈷錳有價金屬采用氨浸和萃取的工藝回收，皂化液堿用量大、成本高，并且廢水中含氨廢水處理成本較大。

綜上所述，目前廢舊鋰電池回收工藝存在有價金屬回收率低、工藝流程繁長、回收處理成本高、產品附加值低等問題，廢水成分復雜、處理難度大、易形成二次污染。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服背景技術的技術缺陷，提供一種廢舊鋰電池的回收方法及回收制備的電池級鎳鈷錳混合晶體。本發明具有工藝簡單、生產成本低、安全穩定的優點，易于實現工業化生產，有價金屬鎳、鈷、錳回收率高，制備得到的三元前驅體品質優秀，具有極高的生產收益。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種廢舊鋰電池的回收方法，包括如下步驟：