[發明專利]從廢舊鋰電池中回收鎳單質的方法

在審

• 申請號: 202010527235.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111705336A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 梁精龍;李慧;王晶;嚴紅燕;李晨曉;羅超;徐正震;王樂;曹衛剛;王洪利
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C25C3/34
• 分類號: C25C3/34;C25C7/02;H01M10/54
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 賀壽元;王宇佳

本發明屬于固廢回收領域，公開了一種從廢舊鋰電池中回收鎳單質的方法，是以鎳酸鋰和石墨片分別作為陰電極和陽電極，同時插入由惰性氣體保護下熔融氯化鈉和氯化鈣混合而成的熔鹽體系進行熔鹽恒槽壓電解，最后陰電極經沸水除鹽、超聲清洗、真空干燥后，即得鎳單質。本發明設備簡單，易于控制，降低了生產成本，且工藝流程簡單，能源消耗低，污染物的排放少，適合工業化生產，解決了現有技術方案不適于工業化回收廢舊鋰電池中的鎳單質的問題。本發明的方法適用于回收廢舊鋰電池中的鎳單質，所回收的鎳單質用于制備合金、催化劑及鋰電池或制造貨幣。

技術領域

本發明屬于廢舊電池中金屬的回收技術，涉及鎳的回收，具體地說涉及一種從廢舊鋰電池中回收鎳單質的方法。

背景技術

鎳是主要用于制備合金、催化劑及鋰電池，也可用來制造貨幣等，其鍍在其他金屬上可以防止生銹。

鋰電池具有高能量密度、高電壓、低自放電、無記憶效應等電化學特性，鋰電池已成為使用最廣泛的便攜式電源，是21世紀理想的能源載體。鋰電池的循環周期一般為1500到2500次，巨大的生產消費需求將會產生了大量的廢舊鋰電池，2020年預計廢舊鋰電池的累積量將達到250億只。廢舊鋰電池的主要成份是鎳（0.5 ~ 2%）、鈷（5~15%）、鋰（2~7%）等均為我國緊缺的資源。且廢舊鋰離子電池中的重金屬和化學物質會對生態環境和人類健康造成嚴重的威脅。

目前對廢舊鋰電池處理的方法主要有火法、濕法、生物浸出法和離子交換法。

火法又稱干法或焚燒法，其主要工藝是通過高溫焚燒的方式去除電極材料中的有機粘結劑，同時使其中的金屬及其化合物發生氧化還原反應，以冷凝的形式回收低沸點的金屬及其化合物，對爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學方法等進行回收。火法適用于處理大規模較復雜的電池，對回收鋰電池的組成成分要求不高。但高溫處理時對設備的要求較高，從而增加了處理成本；高溫焚燒產生的廢氣會污染環境，煙氣凈化及回收設備的增加對其處理成本也會造成影響。且火法回收的最后產物為合金，不利于后期分離。

濕法是使用適當的化學試劑對鋰電池的正極材料進行溶解-分離-萃取，獲得相應的金屬及金屬化合物材料的一種方法。濕法工藝適合于中小規模且成分相對單一的廢舊鋰離子電池的處理，該方法設備要求低、環境污染小、處理成本低。且濕法回收工藝因使用酸堿，對設備造成一定腐蝕，回收成本高，中間產物對人體和環境有一定危害。

生物浸出法是利用微生物對有價金屬的溶解作用，但效率低下，難以大量生產回收。由于微生物的催化氧化作用，能夠將有價金屬以離子的形式溶解到浸出液中加以回收，或將有害元素溶解并除去。利用生物浸出法可以實現對鈷和鋰等金屬元素的選擇性浸出。但生物浸出法存在微生物的培養條件比較苛刻、浸出效率低、培養時間長等問題。

離子交換法利用離子交換樹脂的選擇性吸附溶液中的有價金屬，然后再用洗脫液洗脫出金屬離子，使有價金屬離子集聚在溶液中，最后通過沉淀、有機溶劑萃取等方法得到金屬產物。但由于不同離子的吸附系數存在較大差異，導致操作復雜，步驟繁瑣。

綜上所述，現有的回收廢舊鋰電池的技術方案存在成本該、污染環境、條件苛刻、操作復雜等問題，不適于工業化回收廢舊鋰電池中的鎳單質。

發明內容

本發明的目的，是要提供一種從廢舊鋰電池中回收鎳單質的方法，以解決現有技術方案不適于從廢舊鋰電池中工業化回收鎳單質的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種從廢舊鋰電池中回收鎳單質的方法，包括依次進行的以下步驟：

1）取鎳酸鋰和石墨片，分別作為陰電極和陽電極；

2）惰性氣體保護下，取氯化鈉和氯化鈣混合后，升溫至720-780℃并保持，制得熔鹽體系；