[發明專利]一種使用深共晶溶劑從廢舊鋰電池中浸出鎳鈷錳的方法

在審

• 申請號: 202111241886.5
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113930618A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 張正富;道娟葉;潘德寶
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;H01M10/54;C22B47/00;C22B23/02;C22B23/00;C22B1/02;C22B3/16
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 謝丹丹

本發明公開了一種使用深共晶溶劑從廢舊鋰電池中浸出鎳鈷錳的方法，將天然石墨粉和廢鎳鈷錳酸鋰正極材料進行球磨混合，然后將混合料置于氣氛箱式實驗爐中進行還原焙燒，將焙燒完的產品用去離子水和磁力攪拌器進行水浸，隨后過濾洗滌得到水浸殘渣，將其置于干燥箱中烘干得到鎳鈷錳和石墨粉混合物。本發明的深共晶溶劑氯化膽堿和有機酸通過溶解得到，本發明使用深共晶溶劑避免使用有害化學試劑，不會產生二次污染，不會增加工業廢水的處理成本；本發明的氯化膽堿具有還原性與檸檬酸和抗壞血酸形成的EDSs可以實現Co、Ni、Mn的高效浸出回收，提高了廢舊鋰電池的利用價值，避免了廢舊鋰電池對環境造成的污染，變廢為寶。

技術領域

本發明屬于廢舊鋰電池的回收利用技術領域，涉及一種使用深共晶溶劑從廢舊鋰電池中浸出鎳鈷錳的方法。

背景技術

為減少全球溫室氣體的排放，電動汽車的快速增加勢在必行，爆炸性的增長正在產生大量的廢舊鋰電池，這些廢舊鋰電池中里面存在大量有價值的金屬，例如鋰鎳鈷錳，其金屬資源的豐度遠高于天然礦石中的含量，具有很高的回收價值。從廢舊鋰電池中提取鎳鈷錳不僅可以緩解資源的供應不足，還可以節約成本，發展循環經濟和節約經濟，又可以減少對自然生態環境的破壞，從而提高廢舊鋰電池的工業價值。

深共晶溶劑（DESs）被認為是一類新的離子液體類似物，它們通過氫鍵相互作用由二組分或三組分共晶混合物，因其低揮發性、堿成本、生物降解性和低毒性被認為是綠色溶劑，具有廣闊的應用前景，深共晶溶劑在回收廢鋰離子電池中的有價值元素方面表現出巨大潛力，對于氫鍵受體如氯化膽堿是一種廉價的雞飼料添加劑，可大規模生產。然而，由于DESs的弱還原能力，對于廢鎳鈷錳酸鋰正極材料的浸出效率較低。本發明旨在提高鎳鈷錳浸出率的同時減少有害化學試劑的使用。

發明內容

本發明針對廢舊鋰電池的回收利用，提出了一種使用深共晶溶劑從廢舊鋰電池中浸出鎳鈷錳的方法。本發明的深共晶溶劑為氯化膽堿和有機酸（檸檬酸、抗壞血酸）通過溶解形成的，對鎳鈷錳進行高效浸出。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

（1）將天然石墨粉和廢鎳鈷錳酸鋰正極材料進行球磨混合得到混合物料，其中混合物料中天然石墨粉的含量為23~38%，然后將混合物料進行還原焙燒，其中球磨時間為1~2h，球磨轉速為100~150r/min，還原焙燒在氣氛箱式實驗爐中進行，以5~10°/min的升溫速率升溫至650℃~700℃，并保溫1~2h，焙燒氣氛為氬氣，氬氣流量為2~5L/min；

（2）將焙燒后的產品進行水浸，過濾洗滌后得到水浸殘渣，將殘渣進行烘干，得到鎳鈷錳和石墨粉的混合物，其中水浸用去離子水和磁力攪拌器進行，磁力攪拌器轉速為100~200r/min，固液比為1:50~1:100g/mL，水浸溫度為20~30℃，水浸時間為2~3h；

（3）其中深共晶溶劑為氯化膽堿和有機酸通過溶解得到，其中氯化膽堿和有機酸的摩爾比為氯化膽堿：有機酸=2:1，洗滌過濾得到鎳鈷錳的浸出液，其中有機酸為檸檬酸或抗壞血酸或二者的混合物，檸檬酸與抗壞血酸的摩爾比為1:1~9:1。

優選地，在步驟（1）中，稱取0.84g的天然石墨粉與2.16g的廢鎳鈷錳酸鋰正極材料進行球磨混合得到混合物料。

優選地，在步驟（1）中，以5°/min的升溫速率升溫至650℃，氬氣氣流量為2L/min，保溫時間為1h。

優選地，在步驟（2）中，磁力攪拌器轉速為150r/min，固液比為1:100（g/mL），水浸溫度為25℃，水浸時間為2h。

優選地，在步驟（3）中DESs =氯化膽堿：有機酸（檸檬酸：抗壞血酸）=2:1(1:0)浸出溫度為85℃，浸出時間為3h，固液比1:75g/mL。