[發明專利]一種從廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料中回收分離鎳鈷錳的方法

在審

• 申請號: 202211647956.1
• 申請日: 2022-12-21
• 公開（公告）號: CN115852150A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 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;C22B23/00;C22B47/00;H01M10/54
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種從廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料中回收分離鎳鈷錳的方法，屬于廢舊鋰離子電池正極材料回收技術領域。本發明以酸液為浸出劑，雙氧水為還原劑浸出廢舊NCM三元鋰離子電池正極得到含鎳、鈷和錳的浸出液；將乙基黃原酸鈉加去離子水中配制成乙基黃原酸鈉溶液，乙基黃原酸鈉溶液加入到含鎳、鈷和錳的浸出液中，在溫度25～60℃、攪拌條件下共沉淀得到鎳鈷共沉淀物和含錳沉淀后液；鎳鈷共沉淀物加入到氨水溶液中，在溫度25～60℃下攪拌浸出，得到乙基黃原酸鈷和含鎳浸出液，含鎳浸出液蒸餾去除氨水溶液得到乙基黃原酸鎳；將草酸溶液加入到含錳沉淀后液中，攪拌反應得到草酸錳沉淀。本發明對鎳鈷錳的分離回收率可達95％以上。

技術領域

本發明涉及一種從廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料中回收分離鎳鈷錳的方法，屬于廢舊鋰離子電池正極材料回收技術領域。

背景技術

廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料中鎳、鈷、錳等有價金屬含量都很高，遠遠高于天然礦石。

目前針對廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料的回收主要使用的方法為火法冶金和濕法冶金。火法冶金處理方法主要是利用高溫處理廢舊正極材料，并通過物理和化學轉化對有價金屬進行純化，將其轉化成金屬單質和金屬氧化物，從而達到提取和純化有價金屬的目的；但火法冶金處理方法也存在能耗高、Li和Mn等有價金屬流失在爐渣中，導致其回收率不高等缺點。濕法冶金是指將廢舊正極材料與化學溶液發生反應，將正極材料中固態的有價金屬變成離子狀態，以離子的形式存在于溶液中，隨后通過富集、萃取、化學沉淀等方法，最后以金屬鹽的方式回收再利用。相比火法冶金，濕法冶金工藝具有許多，例如金屬回收率高、產品純度高、能耗低和氣體排放量少；但是濕法冶金在后續有價金屬的分離提取中會使用到較為昂貴的萃取劑以及多級萃取和反萃取等操作。

發明內容

本發明針對廢鋰離子電池循環利用問題，提出了一種從廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料浸出液中回收分離鎳鈷錳的方法，即以無機酸或有機酸為浸出劑，雙氧水為還原劑浸出廢舊NCM三元鋰離子電池正極得到含鎳、鈷和錳的浸出液，再以乙基黃原酸鈉，氨水，草酸為分離劑，逐步分離鎳鈷錳。

一種從廢舊NCM三元鋰離子電池正極材料中回收分離鎳鈷錳的方法，具體步驟如下：

(1)以酸液為浸出劑，雙氧水為還原劑浸出廢舊NCM三元鋰離子電池正極得到含鎳、鈷和錳的浸出液；

(2)將乙基黃原酸鈉加去離子水中配制成乙基黃原酸鈉溶液，乙基黃原酸鈉溶液加入到步驟(1)含鎳、鈷和錳的浸出液中，在溫度25～60℃、攪拌條件下共沉淀得到鎳鈷共沉淀物和含錳沉淀后液；

(3)將步驟(2)鎳鈷共沉淀物加入到氨水溶液中，在溫度25～60℃下攪拌浸出，得到乙基黃原酸鈷和含鎳浸出液，含鎳浸出液蒸餾去除氨水溶液得到乙基黃原酸鎳；

(4)將草酸溶液加入到步驟(2)含錳沉淀后液中，攪拌反應得到草酸錳沉淀。

所述步驟(1)酸液濃度為1～5mol/L，雙氧水的添加量為5～10mol/L。

所述步驟(1)酸液為硫酸、鹽酸、檸檬酸或蘋果酸。

所述步驟(2)含鎳、鈷和錳的浸出液中鈷和鎳總摩爾量與乙基黃原酸鈉與的摩爾比為1:2～3。

所述步驟(3)氨水溶液濃度為15～30vol％。

所述含錳沉淀后液中錳與草酸的摩爾比為1:1.0～1.5。