[發明專利]一種從廢舊三元電池中回收硫酸鹽溶液的方法

在審

• 申請號: 202010955732.1
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112048615A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 鮑維東;裴曉東;駱艷華;劉晨
• 申請（專利權）人: 中鋼集團南京新材料研究院有限公司;中鋼天源股份有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B7/00;C22B23/00;C22B47/00;C22B26/12;C22B3/38;H01M10/54
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 郭大美

本發明公開了一種從廢舊三元電池中回收硫酸鹽溶液的方法，屬于鋰電池回收再利用技術領域。該方法包括將退役三元鋰電池拆解得到正極片，將正極片在空氣氣氛下進行焙燒，焙燒后除去鋁箔得到正極粉末材料；將正極粉末在硫酸溶液中加雙氧水氧化加熱溶解，除去雜質調節溶液pH得到第一凈化液；凈化液萃取后用二步逆流水洗得到凈化的萃取液；將凈化后萃取液用硫酸溶液采用二步逆流反萃取得到純凈的硫酸鹽混合液。該方法使得廢舊三元鋰電池回收過程中鋰離子和鎳鈷錳離子得到高效分離且純度非常高，有利于后續鋰離子提取過程，也保證了從廢舊三元材料回收中制備出三元材料產品的容量和穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰電池回收再利用技術領域，更具體地說，涉及一種從廢舊三元電池中回收硫酸鹽溶液的方法。

背景技術

目前，國內新能源汽車保有量已經形成了一定的規模，據報道，國內電動車總量已經占據了全球新能源車型總量的半數以上。經過了幾年的運行，一部分新能源汽車搭載的動力電池已經接近“退役”，而由于鋰離子動力電池復雜的結構，回收的高成本，工藝的不完善，回收利用一直處于低迷狀態。

目前三元前驅體的主流制備方法為電池級硫酸錳、電池級硫酸鈷、電池級硫酸鎳溶解后在堿性條件下加入絡合劑制備而成。而酸溶回收法是主要的回收三元鋰電材料中有價金屬的方法，例如中國專利CN107768764A公開了一種廢舊鋰離子電池回收制作三元前驅體工藝，該工藝主要包括三元材料的破碎、熱解、分選、浸出、除雜、配液、結晶、前驅體合成工序；雖然整個硫酸鹽生產工藝不帶入可溶性堿金屬離子(如鉀、鈉等)，可以實現整個硫酸鹽生產工藝水循環使用，但是在除雜過程中加入了HF和MnCO₃，反應生成的氟化物和碳酸鹽的混合物一方面處理難度大，另一方面鋰元素作為回收的重點元素之一，以雜質混合物的方式回收處理顯然是不合理的。

再如中國專利CN107419096A公開了一種廢舊鋰電池回收再生三元正極材料的制備方法，該方法通過無機酸酸浸出，除銅鋁鐵后，堿性條件共沉得到三元材料前驅體并與碳酸鋰球磨后煅燒制成再生三元正極材料，雖然對于鎳、鈷和錳的回收率分別為98.57～98.66％、99.63～99.72％和99.91～99.94％，銅鐵鋁的去除率99.94～99.96％。但是該專利中無機酸浸出過程加入了過量的酸根離子和鈉離子，相比于目前主流生產上用硫酸鹽溶液制備三元前驅體而言，生產體系產生了較大的變化，生產產品的性能難以保證，另一方面，整個過程并沒有對鋰離子加以處理，不僅會導致鋰元素的浪費和后續廢水的處理難度，而且制備出三元前驅體中會含有鋰離子，這對三元材料的電性能表現產生了巨大的不確定性。

另外如中國專利CN111206148A公開了一種利用廢舊三元鋰電池回收制備三元正極材料的方法，該方法通過將三元材料和硫酸鹽混合，焙燒，水浸后得到鎳鈷錳渣，然后用酸和雙氧水氧化溶解成溶液，溶液用堿調節pH除雜后用不同的萃取劑萃取分別得到硫酸鎳，硫酸鈷，硫酸錳溶液，然后再進行合成三元前驅體。該方法雖然能夠將鋰離子分離和三元前驅體制備過程分開進行。但是該方法中萃取液直接反萃會使反萃液中帶入大量的鈉離子，而且單獨萃取分離得到硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳溶液不僅過程繁瑣，且直接一步反萃溶液中所有離子時，反萃液中硫酸根摩爾量相比于金屬離子摩爾總量必然過量，過量的硫酸根在鋰離子電池制備過程中，尤其是高溫狀態下，硫酸根會產生氣體，易在基體上形成氣孔或開裂等問題，影響電池性能。

目前，尚未有從三元材料中回收得到一種純凈的硫酸鈷、硫酸錳、硫酸鎳混合溶液以及硫酸鋰溶液的方法。

發明內容

1.要解決的問題