[發明專利]從退役電池中選擇性提鋰的方法及其應用

有效

• 申請號: 202110831643.0
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113684374B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 李波;李長東;阮丁山;陳若葵;喬延超;包冬蓮
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司;湖南邦普汽車循環有限公司
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B1/02;C22B7/00;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強

本發明公開了一種從退役電池中選擇性提鋰的方法及其應用，該方法基于二價錳離子和鋰離子之間的離子交換作用，將正極材料和二價錳鹽以一定比例混合并制備成漿料，通過球磨過程使二價錳鹽和正極材料充分混合，有效地破壞了正極材料的晶格結構，以此降低二價錳離子和鋰離子交換的活化能，大大降低了后續提鋰過程所需的反應能，將球磨后的混料在較低溫度下進行焙燒，使得錳鹽中的二價錳占據層狀結構中的鋰位，直接進行錳鋰置換，得到單純的含鋰浸出液，本法極大地提高了鋰的浸出率和選擇性。本發明采用先球磨混料再焙燒的方式，能耗低，安全性高，鋰的浸出率和選擇性優良，具有極大的應用前景。

技術領域

本發明屬于退役電池回收技術領域，具體涉及一種從退役電池中選擇性提鋰的方法及其應用。

背景技術

隨著碳中和目標的日益迫近，新能源市場蓬勃發展，前景無限，鋰離子電池是目前能源市場中的佼佼者。然而，鋰離子電池的壽命僅有3-5年，隨著越來越多鋰電池進入報廢期，合理有效地處理退役電池成為環境保護和資源可持續發展的必然要求。

目前，退役鋰電池的回收方法主要分為濕法路線和火法路線，然而，無論是濕法冶金還是火法冶金，都集中優先回收電池中的鎳、鈷、錳等有價金屬，對其中含量較低的鋰往往放在工藝末端處理，導致鋰的損失嚴重，回收率極低。因而，如何從退役電池中選擇性提取鋰成為目前該領域亟需解決的難題。當前研究的技術路線包括：碳還原、鋁熱還原、硫酸鹽焙燒、高溫高壓酸浸、高溫高壓離子交換等。然而，無論是碳還原還是鋁熱還原，浸出率均偏低，硫酸鹽焙燒過程則會釋放大量有毒有害氣體，而高溫高壓酸浸和離子交換均存在選擇性偏低，壓力較高，難以工業化等問題。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種從退役電池中選擇性提鋰的方法及其應用，該方法能耗低，安全性高，鋰的浸出率和選擇性優良。

根據本發明的一個方面，提出了一種從退役電池中選擇性提鋰的方法，包括以下步驟：

S1：將鋰電池正極材料和二價錳鹽混合并加入溶劑制成漿料，所述漿料進行球磨得到球磨混料；

S2：將所述球磨混料進行焙燒，得到焙燒產物；

S3：將所述焙燒產物加入浸出劑進行浸出，得到富鋰浸出液。

其中，所述正極材料為層狀結構。

在本發明的一些實施方式中，步驟S1中，所述退役電池為錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰電池中的至少一種。

在本發明的一些實施方式中，步驟S2中，所述溶劑為水、鹽酸溶液、硫酸溶液、硝酸錳溶液或硫酸錳溶液中的至少一種。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述溶劑為水。

在本發明的一些實施方式中，步驟S2中，所述漿料的固液比為500-5000g/L。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述漿料的固液比為800-2000g/L。

在本發明的一些實施方式中，步驟S2中，所述二價錳鹽為硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、磷酸錳、乙酸錳、草酸錳或乙酰丙酮錳中的至少一種。

在本發明的一些實施方式中，步驟S2中，所述二價錳鹽中錳離子和正極材料中鋰離子的摩爾比(0.1-2)：1。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述二價錳鹽中錳離子和正極材料中鋰離子的摩爾比(0.4-0.6)：1。

在本發明的一些實施方式中，步驟S2中，所述球磨的球料比為(1-100)：1，球磨的轉速為200-1200rpm，球磨的時間為0.5-8h。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述球磨的球料比為(2-10)：1，球磨的轉速為300-600rpm，球磨的時間為1-5h。