[發明專利]廢舊鋰離子電池正極材料的回收利用方法

在審

• 申請號: 202010394927.3
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111825110A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 鄭鐵江;蔣國強;曹圣平;陳電華;李國;唐義;馬俊華
• 申請（專利權）人: 寧夏百川新材料有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 銀川瑞海陳知識產權代理事務所(普通合伙) 64104
• 代理人: 陳曉慶

本發明涉及一種廢舊鋰離子電池正極材料的回收利用方法，將電池粉料在真空氣氛中加熱煅燒，利用負極碳作為還原劑，使得金屬離子被還原。然后向還原粉料中加入水并通入CO₂進行氫化、過濾。水浸液經蒸發、洗滌、烘干得到高純碳酸鋰。水浸渣經過酸浸得到酸浸液，酸浸液經除銅及鐵鋁后再加入P₂0₄萃取得到鎳鈷錳凈化液。向凈化液中加入可溶鹽調整配比，然后進行共沉淀反應，過濾得到Ni_xCo_yMn_1?x?y(OH)₂。利用本方法處理鋰離子電池，鎳鈷錳的回收率均大于98％，鋰的回收率大于95％且得到碳酸鋰純度高，可直接用于三元電池正極材料的制備，實現資源循環利用。該方法工藝簡單，優先提取高純碳酸鋰，提高了鋰回收率，不需使用還原劑浸出，提高了有價金屬元素的回收率。

技術領域

本發明及電池回收技術領域，具體地，涉及一種廢舊鋰離子電池正極材料的回收利用方法。

背景技術

隨著電動汽車產業快速增長，電動汽車動力電池報廢量也迅速增長，據預測，截止2020年，我國電動汽車動力電池年累計報廢量將達到32.3萬噸的規模。

動力電池中隨不包含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但是也會給環境帶來各種污染，比如：電池正極材料中的重金屬能夠升高環境的PH值，處理不當也會產生有毒氣體；動力電池中含有多種金屬、電解液會危害人類的健康。另外，動力電池中含有大量可回收的有價金屬，如Co、Ni、Mn、Cu、Li、Al、Fe等。其中，部分金屬資源屬自然界比較缺乏的元素，且價格較為昂貴。因此，如果不能有效的回收利用動力電池，勢必會造成貴重金屬流失以及重金屬污染，動力電池回收不僅具有經濟價值，更具有環保意義。

目前廢舊三元電池回收利用方法主要有高溫固相修復法和濕法元素提取法兩種。其中：高溫固相修復法就是將鎳鈷錳酸鋰與其他雜質元素通過分選、化學除雜等方法分離，得到的鎳鈷錳酸鋰通過補鋰高溫煅燒，得到性能恢復的鎳鈷錳酸鋰三元電池正極材料，該方法得到的正極材料雜質含量高，電化學性能不佳；濕法元素提取法就是將鎳鈷錳酸鋰三元粉料通過酸浸出、化學除雜、萃取深度除雜或分離鎳鈷錳，得到硫酸鹽，含鋰溶液加入碳酸鈉蒸發濃縮得到碳酸鋰。以上方法將鎳鈷錳鋰等有價金屬同步還原浸出，需消耗大量雙氧水或次氯酸鈉等還原劑；在后續各工序中每一步都有鋰的損失，造成最終鋰的回收率僅能達到65-70％左右；得到的碳酸鋰為工業級碳酸鋰，需要增加氫化提純方可得到高純碳酸鋰；同時會產生大量含有負極碳的水浸渣，增加處置成本；且在沉鋰前需要增加析鈉工藝、沉鋰后增加洗滌工序，增加了生產成本。

綜上可見，目前廢舊鋰離子電池正極材料在回收制備正極材料弊端主要在于：工藝復雜，大量使用化學試劑；鋰回收率底，造成鋰損失嚴重，在鋰原料價格上漲的當下，無疑提高了鋰離子電池的生產成本；有價金屬元素的回收需使用大量還原劑浸出，且有價金屬元素的回收率底。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種廢舊鋰離子電池正極材料的回收利用方法，簡化鋰離子電池正極材料的回收工藝，優先提取高純碳酸鋰，提高鋰回收率，不使用還原劑浸出，提高有價金屬元素的回收率。

本發明提供了一種廢舊鋰離子電池正極材料的回收利用方法，包括以下步驟：

(1)煅燒還原：將含有鋰離子電池正極材料的電池粉料在真空氣氛中進行加熱煅燒還原，再將其破碎過篩，得到還原粉料；

(2)提取鋰：向步驟(1)所得的還原粉料中加入水并混合均勻，然后通入CO₂進行氫化反應，過濾得到碳酸氫鋰溶液及水浸渣；

(3)制備高純碳酸鋰：將步驟(2)所得的碳酸氫鋰溶液加熱蒸發濃縮，再經洗滌、烘干后得到高純碳酸鋰；

(4)酸浸出：將步驟(2)所得的水浸渣加入酸溶液中并攪拌浸出，得到含有鎳、鈷、錳、鋁、銅、鐵的酸浸液；