[發明專利]一種從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法

在審

• 申請號: 202011005823.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112095000A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 趙青;李文杰;劉承軍;尹華意;梅孝輝;都基軍;姜茂發
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B1/06
• 分類號: C22B1/06;C22B7/00;C22B26/12;C22B23/00;C22B3/38;H01M10/54
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

本發明提供一種從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：具體步驟如下：(1)將廢舊鈷酸鋰電池進行放電處理，經拆解、破碎、熱解和篩分后獲得黑色鈷酸鋰粉末；(2)將步驟(1)所得黑色鈷酸鋰粉末與銨鹽按照摩爾比1:1.5～4的比例混合，將混合料置于高溫球磨機內進行強化氨法焙燒，使鈷酸鋰轉變為硫酸鹽，水浸后獲得富含Co²⁺、Li⁺的浸取液，并對此過程產生的氨氣進行回收并以硫酸銨的形式回收并循環利用；(3)將步驟(2)所得富含Co²⁺、Li⁺的浸取液進行選擇性回收鈷、鋰組元，利用有機萃取劑回收鈷，沉淀法回收殘液中的鋰，將鋰以碳酸鋰的形式回收。本發明滿足綠色、低耗、高效、短流程回收廢舊鋰離子電池有價金屬的要求。

技術領域

本發明涉及廢舊鋰離子電池的處理方法，具體涉及一種從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法。

背景技術

近年來，由于能源短缺和環保的要求，促使化學燃料能源向新能源轉變與發展，因此鋰離子電池自1991年商業化以來，便得到迅速的發展。與常用的鉛酸電池、鎳銅電池以及其他傳統電池相比，鋰離子電池有較高的理論容量和體積能量密度，同時還具有工作時間長、安全性能高、無記憶效應、環境友好等一系列優點，因此它可作為一種優良儲能裝置被廣泛的應用于電子設備，如手機、電腦、數碼相機、動力電池等等。鋰離子電池的組成主要有正極材料、負極材料、隔膜、粘結劑、導電劑等，其中，正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料等。鈷酸鋰作為典型的正極材料代表，因其容量高、循環穩定性強被廣泛用于日常生活中，并且鈷酸鋰中的鈷、鋰作為一種稀有金屬元素具有較高的回收價值。

在我國鈷資源和鋰資源比較匱乏，鈷酸鋰正極材料中的鈷的存在比例遠遠高于天然礦相的賦存程度，通過資源化回收獲得金屬原料的成本低于直接從天然礦相中冶煉制備的成本。另外，鈷在工業和軍事領域均有廣泛的應用，是鋰離子電池中使用的主要重金屬中最有價值的元素，鈷資源回收還具有重要的戰略意義；據上海有色金屬網2020年4月資訊，金屬Li均價54萬/噸，金屬Co均價24萬/噸。此外，隨之5G和智能終端等產業的發展，鈷資源的需求量與市場價值會進一步攀升，從廢舊鋰離子電池中回收鋰、鈷具有顯著的經濟效益。不僅如此，鈷屬于重金屬元素，若不對廢舊鈷酸鋰進行合理處置會引起嚴重的環境污染問題，影響人類的生命健康。因此，回收廢舊鋰離子電池中鈷、鋰既可緩解資源壓力，又能消除污染隱患，經濟效益、社會效益與環境效益突出。

鋰離子電池在一段時間充放電后，電極材料會發生不同程度的體積膨脹和材料變性進而導致比容量逐漸衰減，當容量衰減至50％后成為退役鋰離子電池，經過梯級利用后成為廢舊鋰離子電池。隨著新能源動力汽車和大規模儲能市場的快速發展，鋰離子電池的數量呈現井噴式增長，目前，鋰離子電池的壽命一般為3～5年，這意味著廢舊鋰離子電池的數量將呈現爆發式增長，大量的廢舊鋰離子電池如果不加處理勢必會造成環境污染和資源浪費，因此，廢舊鋰離子電池如何處理是現在新能源企業面臨的共性問題。

根據鋰離子電池中有價組元組成與配比，目前針對鈷酸鋰電池進行資源回收的處理方式主要包括：

(1)濕法回收