[發(fā)明專利]一種復(fù)合生物質(zhì)粉末輔助分步機(jī)械活化回收鋰離子電池正極廢料的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210069191.1
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114381604A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬恩;張思宇;張承龍;王瑞雪
• 申請（專利權(quán)）人: 上海第二工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B26/12;C22B3/16;C22B47/00;C22B1/00;C22B23/00;H01M10/54
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發(fā)明公開了一種復(fù)合生物質(zhì)粉末輔助分步機(jī)械活化回收鋰離子電池正極廢料的方法。該方法包括：對鋰離子電池正極廢料進(jìn)行預(yù)處理得到鋰離子電池正極活性物質(zhì)；將正極活性物質(zhì)與復(fù)合生物質(zhì)粉末混合進(jìn)行干法機(jī)械活化；在干法機(jī)械活化后的混合粉末中加入有機(jī)酸進(jìn)行濕法機(jī)械活化后直接水浸，得到浸出液和濾渣。本發(fā)明采用固體廢物?復(fù)合生物質(zhì)粉末輔助低能耗的機(jī)械活化法對鋰離子電池正極廢料進(jìn)行回收，整個(gè)回收方法綠色、高效、低能耗、無二次污染、工藝流程簡單且有價(jià)金屬浸出率高，符合鋰離子電池正極廢料處理回收行業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合生物質(zhì)粉末輔助分步機(jī)械活化回收鋰離子電池正極廢料的方法。

背景技術(shù)

隨著手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品以及新能源汽車的快速發(fā)展，鋰離子電池的需求量劇增。鋰離子電池的使用壽命一般為3-6年，預(yù)計(jì)到2025年，廢舊鋰離子電池報(bào)廢量將達(dá)98.8萬噸，年報(bào)廢量增速明顯加快。一方面，廢舊鋰離子電池有一定的易燃易爆風(fēng)險(xiǎn)，且含有有機(jī)電解質(zhì)、有機(jī)粘結(jié)劑等有毒有害成分，必須進(jìn)行無害化處理；另一方面，廢舊鋰離子電池具有很高的回收價(jià)值和潛力。

目前，針對鋰離子電池的回收主要集中在對其正極廢料中有價(jià)金屬進(jìn)行回收，常用的回收方法主要分為濕法、火法和微生物法。

（1）濕法回收

濕法回收具有低能耗，高回收率、高回收金屬純度、無高溫造成的鋰、鋁揮發(fā)損失等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用與廢棄鋰離子電池的工業(yè)化回收。在之前的研究中，濕法回收主要采用無機(jī)酸（CN110512080A）、有機(jī)酸（CN112591806A）和氨（CN111129488A）作為浸出劑對鋰離子電池正極廢料進(jìn)行浸出。但是無機(jī)酸浸出較易產(chǎn)生酸性氣體等污染物，無機(jī)酸中的鹽酸在浸出時(shí)易揮發(fā)且對浸出設(shè)備有一定的腐蝕性。有機(jī)酸浸出具有環(huán)境友好型的特點(diǎn)，但同等酸濃度下，有機(jī)酸浸出效果相比無機(jī)酸較差，浸出過程緩慢。且無論有機(jī)酸或無機(jī)酸浸出時(shí)常需過氧化氫作為還原劑。氨浸法可選擇性浸出有價(jià)金屬，但浸出率低，浸出試劑不穩(wěn)定，氨水等易揮發(fā)，不便工業(yè)化應(yīng)用。

（2）火法回收

專利《一種回收廢舊鋰離子電池中有價(jià)金屬的方法》（張佳峰等，CN111733328A）公開了一種浸出廢舊鋰離子電池正極材料中金屬的方法，該方法采用含硫還原劑和氯化物分段還原焙燒廢舊鋰離子電池，在精簡了廢舊鋰離子電池回收步驟的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了金屬的高效利用，但其兩段焙燒均在較高的反應(yīng)溫度下進(jìn)行，且焙燒時(shí)間較長，二步焙燒完成后仍需酸進(jìn)行浸出，能耗高。專利《廢舊鋰離子電池粉料的火法回收工藝》（周復(fù)等，CN112111651A）公開了一種廢舊鋰離子電池粉料的火法回收工藝，該方法將回收得到的正極粉料、負(fù)極粉料與氫離子鹽混勻、而后分兩段進(jìn)行焙燒，該發(fā)明采用直接酸浸的方法，無需加入輔助試劑。但兩段火法焙燒的溫度仍較高且整個(gè)體系化學(xué)反應(yīng)較為復(fù)雜，較高的反應(yīng)溫度在造成鋰、鋁等低沸點(diǎn)金屬的揮發(fā)的同時(shí)還會促使廢舊鋰離子電池中的有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)，釋放有毒氣體，造成二次污染。

（3）微生物回收

專利《生物浸出法回收廢舊鋰離子電池中有價(jià)金屬的方法》（曾桂生等，CN101174717）公開了一種從細(xì)菌培養(yǎng)到浸出鋰離子電池中有價(jià)金屬的方法，該方法為廢舊鋰離子電池資源化處理提供了一條新途徑。專利《一種通過微生物配合發(fā)酵釜與沉淀釜浸出金屬離子的方法》（李麗等，CN112899485A）公開了一種通過微生物配合發(fā)酵釜與沉淀釜浸出金屬離子的方法,采用含有菌株的培養(yǎng)液浸出鋰離子電池正極材料，該方法替代了傳統(tǒng)濕法回收中酸的作用，綠色安全，但菌種的培養(yǎng)和浸出效用發(fā)揮需要嚴(yán)格的操作條件，菌種培養(yǎng)復(fù)雜，操作門檻高，浸出過程周期較長，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種復(fù)合生物質(zhì)粉末輔助分步機(jī)械活化回收鋰離子電池正極廢料的方法，該方法將廢舊鋰離子電池預(yù)處理后得到的正極活性物質(zhì)與復(fù)合生物質(zhì)粉末進(jìn)行干法機(jī)械活化后加入有機(jī)酸進(jìn)行濕法機(jī)械活化，而后直接水浸即可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極廢料的高效浸出。整個(gè)回收過程能耗低、周期短、步驟少，所用試劑均可降解，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極廢料的綠色、高效的回收。