[發明專利]一種汞電極電解法回收廢舊鋰電池鋰的方法

有效

• 申請號: 202110277687.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113174614B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 甘永平;張允嵐;黃輝;張文魁;夏陽;梁初;張俊;賀馨平
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25C1/24
• 分類號: C25C1/24;C22B7/00;C22B26/12;H01M10/54
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 吳琰

本發明屬于鋰電池領域，涉及一種汞電極電解法從廢舊鋰電池回收鋰的方法。所述方法采用底板汞電極傾斜的無隔膜電解裝置，以含鋰廢液作為電解液，貴金屬涂層電極或石墨電極作為陽極，帶換熱的汞電極作為陰極，采用恒電流連續電解的方法電化學還原鋰廢液中的鋰離子形成鋰汞齊；鋰汞齊再流入電解槽外的解汞池和熱水反應生成氫氧化鋰，解汞后的水溶液經過濃縮、結晶、過濾、干燥過程回收氫氧化鋰，實現廢舊鋰離子電池回收鋰。本發明所述方法的電流效率超過80?85％，鋰回收率大于95％。本發明的方法具有操作流程簡單、產品純度高，處理成本低和無廢水排放的特點，特別適用于廢舊鋰離子電池回收鋰工業化生產。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，涉及廢舊鋰電池回收鋰資源的方法和技術，特別涉及一種汞電極電解法從廢舊鋰電池回收鋰的方法。

背景技術

在經濟日益發展的今天，鋰離子電池因其體積小、質量輕、工作電壓和能量密度高、可以快速反復充放電等獨特的優點而被廣泛應用于各個領域。但也因此導致廢舊鋰電池的產量日趨上升，廢舊鋰電池中含有的鋰、鈷、錳、鎳、銅和鋁等金屬都存在很大的回收利用價值，特別是鋰、鈷等稀缺金屬若不合理回收利用就會存在極大的資源浪費問題。

目前廢舊鋰電池的主要回收方法為濕法回收法，即采用機械方法得到正極粉料，用酸將正極粉料溶解，然后采用化學沉淀法、鹽析法、離子交換法、溶劑萃取法、電化學法等回收其中的有價金屬。但濕法過程有些工藝無法對其中的鋰進行回收，直接導致鋰的損失。

現有技術中回收鋰的工藝多采用氟鹽沉淀或碳酸鹽沉淀的方法，其中氟鹽沉淀的回收率在60％左右，處理成本高，而碳酸鹽沉淀的回收率只有 50％左右，且面臨諸多工藝問題。

隨著鋰電行業的飛速發展，廢舊鋰電池的產生量越來越大，而且隨著鋰價格的進一步攀升，如何經濟高效的回收其中的金屬鋰，是一個亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術問題的不足，針對上述現有技術中廢舊鋰電池鋰回收方法回收率低的問題，本發明提供一種利用汞電極電解法回收廢舊鋰電池中鋰的方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種汞電極電解法回收廢舊鋰電池鋰的方法，所述方法為：在底板汞電極傾斜的無隔膜電解槽中，以含鋰廢液作為電解液，貴金屬涂層電極或石墨電極作為陽極，帶換熱的汞電極作為陰極，采用恒電流電解的方法電化學還原含鋰廢液中的鋰離子形成鋰汞齊，鋰汞齊再流入電解槽外的解汞池與水反應生成氫氧化鋰，解汞后的水溶液經過后處理過程回收氫氧化鋰，實現廢舊鋰離子電池回收鋰。

優選的，所述的貴金屬涂層電極為網狀或板狀鈦基金屬氧化物涂層電極，所述的金屬氧化物涂層為RuO₂/TiO₂、IrO₂/Ta₂O₅、SnO₂或PbO₂。

優選的，所述的帶換熱的汞電極為銅基體的銅汞電極，所述銅基體為厚度1mm的長方體，銅基體作為底板且底板與解汞池相連接的一端不高于另一端，即銅基體的底面與水平面的夾角α0，即銅基體的底面與水平面的夾角α0；銅基體的外表面接觸液態汞形成銅汞齊，其中液態汞通過連接汞泵在電解槽底部保持流動狀態，流速和電沉積鋰及解汞速率匹配；銅基體的長方體腔體內通冷卻水實現換熱并冷卻鋰汞齊。

優選的，所述含鋰廢液為廢舊鋰電池回收鎳、鈷、錳、鐵、銅和鋁之后的廢液，廢液中主要金屬離子為鋰離子，陽離子包括氫離子、銨根離子，陰離子包括氯離子、硫酸根和磷酸根離子；所述含鋰廢液中鋰離子的濃度為0.1～2.5mol/L。

優選的，所述的恒電流電解溫度為為0℃～35℃通過調整冷卻水溫度和流量調控電解液溫度實現，更優選溫度為0℃～15℃，恒電流電解的電流密度為0.5-50A/dm²，更優選電流密度為10～15A/dm²。