[發明專利]一種回收廢舊鋰離子電池的方法

有效

• 申請號: 202010294915.3
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111477985B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 顏果春;王志興;鄧陽歌;郭華軍;王接喜;李新海;胡啟陽;彭文杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發明提供了一種回收廢舊鋰離子電池的方法，包括以下步驟：步驟一，浸泡放電：步驟二，拆解：步驟三，活性物質分離：步驟四，干燥、粉碎：步驟五，浸出：步驟六，沉淀：步驟七，初步蒸氨：步驟八，電解。本發明的方法不僅可以將廢舊鋰離子電池中的過渡金屬制備成高附加值的正極材料前驅體，鋰以碳酸鋰或氫氧化鋰回收利用；同時，廢舊電池中的有害電解液及粘結劑等有機組分得以回收再利用，浸提用有機溶劑可循環利用；實現工藝流程中浸出劑、絡合劑和沉淀劑閉路循環；無廢水、廢渣、廢氣排放；實現了廢舊鋰離子電池中有價組元全利用，顯著降低了廢水處理產生的環保成本，以及全流程的制造成本。

技術領域

本發明涉及電池回收領域，特別涉及一種回收廢舊鋰離子電池的方法。

背景技術

全球氣候變暖、不可再生化石能源的枯竭迫使人們開發利用可再生清潔能源，當前，太陽能、風能等清潔能源的利用率逐步上升，為解決太陽能和風能在時間和空間上不連續的問題，開發電化學性能優異的儲能器件是當前的熱點。鋰離子電池因具有能量密度高、循環壽命長和對環境友好等優點，被廣泛應用于手機、攝像機、筆記本等便攜式移動電子產品中。近年來，隨著國家新能源汽車產業的崛起，鋰離子電池已大批量應用在混合動力汽車及純電動汽車上，并逐步應用在大規模儲能電站中。

據統計，截至2019年6月，我國的新能源汽車保有量達到344萬輛。一方面，鋰離子電池的應用大幅度提高了清潔能源的利用率，改變了人們的生活方式，極大地改善了人民群眾的生活環境和生活質量；另一方面，若廢舊鋰離子電池得不到有效的回收利用，鋰離子電池的退役所帶來的資源浪費、環境污染問題勢必阻礙社會可持續發展。權威機構預計，到2020年前后，僅動力電池一項的累計報廢量將達到20萬噸，其中的有價金屬價值高達50億元。研究表明，回收鋰離子電池可節約51.3％的自然資源，包括減少45.3％的礦石消耗和57.2％的化石能源消耗。因此，亟需開發低成本、高有價金屬回收率、綠色環保的廢舊鋰離子電池回收技術。

中國專利文獻CN106129511?A公開了一種從廢舊鋰離子電池材料中綜合回收有價金屬的方法：該方法將廢舊鋰離子電池與碳還原劑混合，在500～750℃下焙燒，經碳化水浸后得到Li₂CO₃產品，水浸渣經進一步浸出、萃取、分離后制備含鎳、鈷、錳的硫酸鹽溶液。通過該專利方法，可以制備得到Li₂CO₃和硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳等低附加值產品，但高溫焙燒過程中的高能耗、尾氣處理及排放、濃縮結晶產生的大量廢水處理等問題極大地限制了該方法的大規模應用。

進一步地，中國專利文獻CN106848470?A公開了一種從廢舊鎳鈷錳三元鋰離子電池中回收、制備三元正極材料的方法：該方法將廢舊鎳鈷錳鋰離子電池正極進行二段焙燒，其中，一段焙燒在空氣中進行(300～500℃)，二段焙燒在氯氣或者二氧化硫氣氛中進行(300～600℃)；經浸出后得到含Li、Ni、Co、Mn的浸出液，加入堿金屬氫氧化物及碳酸鹽后形成NCM三元材料前驅體，最后焙燒得到三元正極材料。通過該專利方法，廢舊鋰離子電池中的Li、Ni、Co、Mn有價金屬得到了有效回收利用，且制備得到了高附加值的三元正極材料。然而，焙燒過程中的強腐蝕性酸性氣氛及尾氣處理、氫氧化物沉淀過程中的廢水處理等問題并未解決，與我國實現綠色經濟與可持續發展的理念相悖。

為解決上述火法回收廢舊鋰離子電池有價金屬方法的弊端，中國專利文獻CN107117661?A、CN?106785177?A和CN?107326181?A公開了液相法回收廢舊鋰離子電池中有價金屬的方法，這些方法均能得有效回收電極材料中的Ni、Co、Mn等有價金屬，且同時制備得到了高附加值的正極材料或正極材料前驅體。但是，流程中的引入的酸(硫酸、鹽酸等)和堿(氫氧化鈉、氨水)所形成的廢氨、廢水(含硫酸鈉或者氯化鈉)均未得到有效處理與回收利用，存在較大的安全環保風險。

發明內容