[發明專利]一種從廢舊鋰離子電池中浸出鋰鎳鈷錳的方法

在審

• 申請號: 202211264859.4
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115584394A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 張正富;張天偉
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B3/16;C22B23/00;C22B26/12;C22B47/00
• 代理公司: 昆明隆合知識產權代理事務所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種從廢舊鋰離子電池中浸出鋰鎳鈷錳的方法，屬于廢舊鋰離子電池回收領域。本發明所述方法將氯膽堿和抗壞血酸溶于去離子水中，置于水浴鍋中，用磁力攪拌器攪拌，直至形成無色透明的液體得到深共晶溶劑，深共晶溶劑中氯化膽堿的濃度為26~352g/L，抗壞血酸的濃度為37~395g/L；稱取廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料加入配制好的深共晶溶劑中，置于水浴鍋中，并在磁力攪拌器上攪拌，直至形成透明液體；本發明用深共晶溶劑浸出鋰、鎳、鈷、錳，其中鋰、鎳、鈷、錳的浸出率高達99％以上。

技術領域

本發明涉及一種從廢舊鋰離子電池中浸出鋰鎳鈷錳的方法，屬于廢舊鋰離子電池的回收再利用。

背景技術

鋰離子電池作為最通用的和最具吸引力的能量儲存系統之一，已被廣泛的應用于通信、電動汽車和只能電網等領域。隨著鋰離子電池在純電動汽車、混合電動汽車和插入式電動汽車中的應用，其需求量在與日俱增。動力電池在退役后將產生大量的廢舊鋰離子電池，鋰離子電池中含有鋰、鎳、鈷、錳等金屬和有機溶劑，處理不當會對環境造成污染，綠色、短程、高效回收其中豐富的鋰、鎳、鈷等有價金屬資源，不僅可以避免其對環境和人體健康的潛在威脅，而且能夠為鋰離子電池的生產提供原料、減少對一次性礦石原料的依賴、促進電池行業的可持續性發展。

基于我國的資源和環境現狀，進行退役鋰離子電池的回收和再利用研究具有緊迫性和必要性，是符合我國可持續戰略發展的重要研究課題。目前國內外動力鋰離子電池的回收技術難點和痛點集中在短程高效且綠色環保的鋰離子回收技術上。本發明旨在提高鋰、鎳、鈷、錳浸出率的同時重注環保，產生的廢液易于處理且不污染環境。

發明內容

為了達到上述目的，本發明的目的在于提供一種從廢舊鋰離子電池中浸出鋰鎳鈷錳的方法，針對廢舊鋰離子電池的回收再利用；該工藝以廢NCM三元鋰離子電池為原料，以氯化膽堿和抗壞血酸合成深共晶溶劑，然后用來浸出鋰、鎳、鈷、錳，具體包括以下步驟：

（1）將氯膽堿和抗壞血酸溶于去離子水中，置于水浴鍋中，用磁力攪拌器攪拌，直至形成無色透明的液體得到深共晶溶劑，深共晶溶劑中氯化膽堿的濃度為26~704g/L，抗壞血酸的濃度為37~790g/L。

（2）稱取廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料加入配制好的深共晶溶劑中，置于水浴鍋中，并在磁力攪拌器上攪拌，直至形成透明液體。

優選的，在步驟（1）中，水浴溫度為25℃~80℃，磁力攪拌器轉速為200~600r/min。

優選的，在步驟（2）中，水浴溫度為25℃~80℃，磁力攪拌器轉速為200~600r/min，浸出時間5min~60min。

優選的，在步驟（2）中，廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料與共晶溶劑的固液比為1g/10 ml ~1g/60ml。

上述的從廢舊鋰離子電池中水浸出鋰、鎳、鈷、錳的方法，其中步驟（2）的浸出原理是廢鋰離子電池正極材料中的高價金屬先被還原成低價金屬，然后陰離子形成金屬氯絡合物，從而將固體金屬物溶解浸出；

上述的用深共晶溶劑浸出鋰、鎳、鈷、錳的方法，根據公式（式中Ci(g/L)代表浸出液中金屬離子“i”的濃度, V 代表浸出液的體積，Mi (g)和Wi分別代表原料質量和原料中金屬i的質量百分比）計算得出鋰、鎳、鈷、錳的浸出率在99%以上。

本發明的有益效果：

（1）本發明提出從廢舊鋰離子電池中浸出鋰、鎳、鈷、錳的方法，避免了傳統的浸出中無機酸和還原劑的使用，采用可降解的氯化膽堿和抗壞血酸，注重了對環境的保護；同時浸出過程中所需要的溫度較低，節約能耗，且浸出速度快，節約時間。

（2）本發明從廢舊鋰離子電池中提取有價金屬具有較為廣闊的研究前景，不僅改善了濕法冶金技術和火法冶金技術回收鋰有價金屬的不足，同時避免使用強酸試劑，保護了環境，提高了廢舊鋰離子電池的利用價值，避免了廢舊鋰離子電池對環境造成的污染，變廢為寶。

具體實施方式