[發明專利]一種廢動力電池正極材料的兩段逆流浸出方法

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• 申請號: 202111502763.2
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN113913606A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 王海北;鄧超群;李詩麗;秦樹辰;鄭朝振;李強
• 申請（專利權）人: 礦冶科技集團有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B7/00;C22B26/12;C22B23/00;C22B47/00;H01M10/54
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發明公開了一種廢動力電池正極材料的兩段逆流浸出方法，涉及動力鋰電池回收技術領域，包括：在對所述正極材料進行焙燒、水浸和過濾后，將得到的水浸渣進行兩段逆流浸出，所述兩段逆流浸出包括Ⅰ段浸出和Ⅱ段浸出；其中，所述Ⅰ段浸出使用濃硫酸和雙氧水進行；所述Ⅱ段浸出包括在所述Ⅰ段浸出后得到的Ⅰ段酸浸液中加入所述水浸渣和雙氧水，溶液的pH值控制在2~4。通過采用兩段逆流浸出方法，不僅能實現廢鋰電池有價金屬Ni/Co/Mn/Li的高效浸出、降低酸浸液殘酸和減少廢水排放量，而且能充分利用水浸渣Ni/Co金屬的還原性，起到初步除銅的目的。

技術領域

本發明涉及動力鋰電池回收技術領域，尤其是涉及一種廢動力電池正極材料的兩段逆流浸出方法。

背景技術

新能源汽車的發展作為綠色低碳循環發展經濟體系的重大戰略決策部署之一，其每年在汽車新車銷量的占比情況，始終是關注的熱點。在新能源汽車關鍵核心部件突破等多重助力下，新能源汽車市場占有率日漸新高，預估2025年新車銷量將達20%左右。動力電池作為新能源汽車的核心部件之一，其平均壽命大約5~8年，意味著將有大量廢動力電池產生。

廢動力電池含有大量有價金屬及有毒電解質，對其進行回收，對緩解鎳鈷鋰等關鍵礦產供需矛盾、保護生態環境方面具有重要的戰略意義和實用價值。關于廢動力電池有價金屬回收的方法很多，分別為火法冶金、濕法冶金、火法焙燒-濕法冶金聯合和生物冶金，其中碳熱還原焙燒-水浸和氫還原焙燒-水浸作為火法焙燒-濕法冶金聯合兩種主要方法，在一定條件下可實現正極活性材料的還原裂解，其中Ni/Co/Mn以金屬單質或金屬氧化物形式存在，Li以可溶于水的Li₂CO₃或Li₂O形式存在，對焙燒料水浸可實現優先提鋰，被得到廣泛研究及應用。但水浸渣Ni/Co酸浸過程浸出率仍較低，且酸浸液含有大量殘酸及難除雜質Cu離子，后續凈化除雜需消耗大量中和劑，造成渣量較大，殘酸浪費。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種廢動力電池正極材料的兩段逆流浸出方法，以解決現有技術中存在的Ni/Co浸出率低、酸浸液殘酸高及雜質Cu除雜困難等問題。

本發明提供的技術方案如下：

一種廢動力電池正極材料的兩段逆流浸出方法，包括：在對所述正極材料進行焙燒、水浸和過濾后，將得到的水浸渣進行兩段逆流浸出，所述兩段逆流浸出包括Ⅰ段浸出和Ⅱ段浸出；其中：

所述Ⅰ段浸出使用濃硫酸和雙氧水進行浸出；

所述Ⅱ段浸出包括在所述Ⅰ段浸出后得到的Ⅰ段酸浸液中加入所述水浸渣和雙氧水，溶液的pH值控制在2~4。

本發明通過采用兩段逆流浸出方法，不僅能實現廢鋰電池有價金屬Ni/Co/Mn/Li的高效浸出、降低酸浸液殘酸和減少廢水排放量，而且能充分利用水浸渣Ni/Co金屬的還原性，起到初步除銅的目的。

在一個實施方案中，在所述Ⅰ段浸出的過程中，以液固比3~6:1的比例配置水浸渣漿液（去離子水與水浸渣的液固比3~6:1）；所述濃硫酸的用量為理論量的1~2倍，所述雙氧水的用量為3~10 vol.%（相對于去離子水的體積百分比）。利用H₂SO₄+H₂O₂對水浸渣有價金屬進行Ⅰ段高酸浸出，過濾，分別得到Ⅰ段酸浸液和Ⅰ段酸浸渣。

在一個實施方案中，所述Ⅱ段浸出中，所述水浸渣的用量為使得加入所述水浸渣后溶液的pH保持在 2~4之間。

在一個實施方案中，所述Ⅱ段浸出中，H₂O₂用量以溶液不含Fe²⁺為準；H₂O₂的用量為2~5 vol.%。

在一個實施方案中，所述Ⅰ段浸出和所述Ⅱ段浸出的反應溫度20~90 ℃，反應時間1~4 h。