[發(fā)明專利]一種廢舊鋰離子電池回收制備金屬單質(zhì)及其化合物的方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114085995A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳校軍;張奇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北億緯動(dòng)力有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B26/12;C22B47/00;C25C1/12;H01M10/54;C22B1/02;C22B21/00;C22B23/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

本發(fā)明提供一種廢舊鋰離子電池回收制備金屬單質(zhì)及其化合物的方法和應(yīng)用。所述方法包括對三元軟包電池進(jìn)行焙燒，得到焙燒渣；對得到的焙燒渣進(jìn)行水浸處理，過濾得到水浸液和水浸渣，在水浸液中加入碳酸鈉溶液，得到碳酸鋰；而后對得到的水浸渣進(jìn)行堿煮處理，過濾得到過濾液和堿溶渣，將過濾液調(diào)節(jié)pH得到氫氧化鋁；對得到的堿溶渣進(jìn)行酸溶處理，得到含有金屬離子的浸出液；將得到的含有金屬離子的浸出液進(jìn)行電解，得到銅單質(zhì)和沉積液；最后對得到的沉積液進(jìn)行共沉淀處理，得到含有鎳鈷錳的三元前驅(qū)體。本發(fā)明提供的回收方法操作簡單，無需進(jìn)行預(yù)處理，避免拆解過程的安全隱患，同時(shí)制備得到的金屬及其化合物具備較高的回收率和回收純度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鋰離子電池回收制備金屬單質(zhì)及其化合物的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著動(dòng)力汽車行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池的產(chǎn)量和需求量逐漸提高，由于鋰離子電池有效壽命為5～8年，動(dòng)力電池報(bào)廢量也逐年增加。廢舊鋰離子電池中含有機(jī)物質(zhì)和重金屬，如果直接排放會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染問題，并且危害人體健康。此外，廢舊鋰離子電池中含有Li、Ni、Co、Mn或Cu等有價(jià)金屬，這些有價(jià)金屬價(jià)格昂貴，因此，研究人員發(fā)現(xiàn)對廢舊的鋰離子電池進(jìn)行高效和綠色回收，不僅能夠解決環(huán)境污染問題，還可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

CN112374511A公開了一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰和三元前驅(qū)體的方法，采用將廢舊三元電池進(jìn)行破碎后，分離出銅箔和鋁箔，利用自身的石墨、粘結(jié)劑作為還原劑，通過隔絕空氣焙燒和碳酸化水浸的方法，實(shí)現(xiàn)鋰的優(yōu)先浸出，并且鋰的回收率高出90％；而后直接進(jìn)行硫酸浸出，得到鎳鉆錳硫酸鹽溶液；通過加入鐵粉除去溶液中的銅，再采用中和法除去鐵，加入氟化物去除鈣和鎂雜質(zhì)；之后采用同步萃取將溶液中的鎳、鈷、錳萃入有機(jī)相，用硫酸反萃后得到鎳、鈷、錳硫酸鹽溶液，經(jīng)調(diào)整金屬配比后加入堿溶液可制備高質(zhì)量的三元正極材料前驅(qū)體。然而，采用了拆解和破碎的步驟，使得得到的鋁箔和銅箔并不完全，而且拆解過程較困難。

CN112048615A公開了一種從廢舊三元電池中回收硫酸鹽溶液的方法，該方法包括拆解電池得到正極片、焙燒、酸浸和萃取等步驟，但是正極片的拆解過程較困難，并且拆解時(shí)易著火，危險(xiǎn)系數(shù)高，工作效率低，無法產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。CN111020194A公開了一種從廢舊鈦酸鋰正負(fù)極粉合成鈦鋁合金的方法，對浸出液的銅利用萃取、反萃取和電沉積的手段進(jìn)行分離提純，另外加入堿液和熟石灰除鐵鋁和利用傳統(tǒng)的萃取工藝分離鎳鈷，但是分離過程較復(fù)雜同時(shí)引入新雜質(zhì)。

因此，在本領(lǐng)域中，期望開發(fā)一種簡單的廢舊鋰離子電池回收制備金屬及其化合物制備工藝，同時(shí)具有高的金屬回收率，并能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種廢舊鋰離子電池回收制備金屬單質(zhì)及其化合物的方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的回收方法操作簡單，并且不需要對電池進(jìn)行拆解和破碎，簡化了回收工藝，避免拆解過程的安全隱患，同時(shí)制備得到的金屬及其化合物具備較高的回收率和回收純度。

為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種廢舊鋰離子電池回收制備金屬單質(zhì)及其化合物的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)對三元軟包電池進(jìn)行焙燒，得到含有Li、Ni、Mn、Co、Cu、Al和Na的氧化物焙燒渣；

(2)對步驟(1)得到的焙燒渣進(jìn)行水浸處理，過濾得到水浸液和含有Ni、Mn、Co、Cu和Al的氧化物水浸渣，在水浸液中加入碳酸鈉溶液，得到碳酸鋰；

(3)對步驟(2)得到的水浸渣進(jìn)行堿煮處理，過濾得到過濾液和含有Ni、Mn、Co和Cu的氫氧化物堿溶渣，將過濾液調(diào)節(jié)pH得到氫氧化鋁；

(4)對步驟(3)得到的堿溶渣進(jìn)行酸溶處理，得到含有金屬離子的浸出液；

(5)將步驟(4)得到的含有金屬離子的浸出液進(jìn)行電解，得到銅單質(zhì)和沉積液；