[發明專利]廢舊鋰離子電池有價金屬回收與正極材料再生的工藝

在審

• 申請號: 202011477211.6
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112607789A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 紀效波;邱雪景;侯紅帥;鄒國強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M10/54;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙智路知識產權代理事務所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

本發明公開了一種廢舊鋰離子電池有價金屬回收與正極材料再生的工藝，包括以下步驟：對回收的廢舊鋰離子電池完全放電、拆解、剝離、煅燒和研磨獲得LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極材料；將該正極材料用浸出劑浸出，得到富含鋰的浸出液和含有鎳鈷錳的沉淀；將所得沉淀分散于水中，加入堿液，調節pH得到氫氧化鎳鈷錳沉淀；將氫氧化鎳鈷錳沉淀過濾得到三元前驅體，按三元前驅體物質的量計與過量鋰源配比鋰化，經研末混合、煅燒，得到正極活性材料；將過濾后所得濾液加入無機酸，生成新的有機酸，實現有機酸的循環使用；使用本發明的方法，可實現三元正極材料循環利用，而且工藝簡單，能有效降低加工成本，并且可實現有機酸的循環使用。

技術領域

本發明涉及廢舊鋰離子電池有價金屬回收技術領域，具體涉及一種廢舊鋰離子電池有價金屬回收與正極材料再生的工藝。

背景技術

鋰離子電池在人們的生產和生活中發揮著重要作用，高需求量導致鋰離子電產量逐年攀升，然而其壽命有限，一般只有2-3年，廢舊鋰離子電池的產生量也在逐年增加。廢舊鋰離子電池中含有許多有價資源，特別是正極活性材料中的金屬鈷、鋰，是國際公認的戰略物質，如不能得到有效的回收處理，不僅對環境造成污染，也是一種資源的浪費。

Lupi等采用濕法工藝來回收鈷酸鋰鋰離子電池和鎳鈷酸鋰聚合物電池，整個工藝分為電極材料深度化學溶解和用煤油稀釋的Cyanex272 為萃取劑分離提純鈷和鎳(C.Lupi,M.Pasquali,A.Dell'era,Nickel and cobalt recycling from lithium-ionbatteries by electrochemical processes[J]. Waste management,2005,25:215-220)。另有公開文獻采用0.04mol/L的 Na-Cyanex272試劑成功從廢舊電池鋰離子電池浸出液中分離Mn²⁺、 Ni²⁺、Co²⁺和Li⁺。結果表明，用一種萃取劑在不同pH值范圍內可以實現多種金屬離子的分離提純，Mn²⁺在pH值為3.5時回收率達91.2％，Co²⁺在pH值為5.0時回收率為89.3％，Ni²⁺在pH值為8.0時分離回收率為95.6％，而Li⁺對pH值不敏感。過渡金屬離子萃取時在有機相中以(MA₂·3HA)(org)的形式存在，而Li⁺以(MA·2HA)(org)的形式存在。

現有的正極活性材料回收工藝，如中國專利公開文件 CN110615486A公開了一種廢舊動力鋰電池中有價金屬選擇性提取及三元正極材料再制備的工藝，采用溫和的酸和還原劑浸出得到含有價金屬的沉淀，然后用酸和還原劑再次溶解所得沉淀，得到含有價金屬鹽的溶液，再依次采用共沉淀獲得沉淀、添加過量鋰源的方式獲得三元正極材料，以實現三元正極材料的循環利用；但該工藝中，需要先將沉淀中的有價金屬溶出形成離子，再進行二次沉淀后再制備正極材料，工藝流程繁瑣且溶出再進行沉淀的過程造成有價金屬的損耗。

發明內容

基于現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種廢舊鋰離子電池有價金屬回收與正極材料再生的工藝，該工藝通過使用堿液對浸出的有價金屬沉淀進行置換沉淀，可減少將有價金屬沉淀使用酸再溶出的步驟，簡化了操作過程，而且無需再生成溶液而直接生成制備正極材料所需的原料，避免了有價金屬的損耗。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種廢舊鋰離子電池有價金屬回收與正極材料再生的工藝，包括以下步驟：

S1、對回收的廢舊鋰離子電池進行完全放電，拆解，剝離，煅燒和研磨獲得所需要的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極活性材料；