[發明專利]一種廢鋰離子電池黑粉中鋰的選擇性浸出及回收方法

在審

• 申請號: 202310043626.X
• 申請日: 2023-01-29
• 公開（公告）號: CN116005005A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張西華;宋靜文;陳明明;馬恩;顧衛華
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B1/06;C22B7/00;C22B23/00;C22B47/00
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 嚴義秀

本發明提供了一種從廢鋰離子電池黑粉中選擇性浸出及回收鋰的方法，所述浸出方法為：將廢鋰離子電池黑粉與濃硫酸均勻混合后進行高溫焙燒反應。得到的焙燒產物經水浸、固液分離后得到含鋰浸出液和濾渣。向含鋰浸出液中加入過量飽和Nasubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;溶液，沉淀得到Lisubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;，實現了廢鋰離子電池黑粉中鋰的選擇性提取。金屬氧化物經浸出純化后可用于制備正極材料前驅體。基于此浸出方法，本發明提供了一種廢鋰離子電池黑粉中鋰的選擇性回收方法。所述方法避免了現有技術對浸出液復雜的分離提純步驟，具有流程短、鋰的浸出率高、浸出時間短、成本低、無二次污染等優點，實現了廢鋰離子電池黑粉中鋰的選擇性回收和負極石墨的閉環循環利用。

技術領域

本發明涉及一種選擇性浸出及回收方法，具體涉及一種在一種或兩種及以上正極材料中含有鎳、鈷或錳等的廢鋰離子電池黑粉中鋰的選擇性浸出及回收方法。

背景技術

隨著新能源汽車使用量爆發式的增長，動力電池的使用量越來越大，大量的鋰離子電池需要進行回收處理。通過對廢鋰離子電池的拆解，可以得到相應的產品：金屬外殼、鋁箔片、銅箔片以及塑料隔膜等，對它們進行分類回收將有利于資源的再生循環。此外，隨著礦物資源的開采使用，我們逐漸面臨稀缺金屬資源短缺和重金屬環境污染的困境，其中廢鋰離子電池的不規范處理，不僅造成重大的環境污染，還造成了大量稀缺金屬的流失。而廢鋰離子電池是典型的“城市礦產”，其中含有的鈷和鋰屬于戰略金屬，因此回收處理廢鋰離子電池具有經濟和社會環保雙重效益。

目前對廢鋰離子電池的回收，主要有濕法冶金、火法冶金、機械化學法和生物冶金等技術。濕法回收工藝通常是利用無機酸和還原劑將黑粉中的有價金屬浸出，然后從溶液中回收。該方法簡單，但需要處理大量酸性廢水，且還原劑成本高。火法工藝主要是通過高溫焙燒的方法將高價態的金屬還原成低價態金屬，然后通過水或其他溶劑浸出，獲得相應的金屬鹽溶液，該方法一般需要較高的焙燒溫度，能耗較高。機械化學法是通過球磨等物理手段對原料進行活化，然后再通過浸出獲得有價金屬的溶液，該方法對設備的要求較高，造成的噪音污染也不容忽視。生物冶金雖然綠色環保，但不利于工業化大規模使用。

現有技術將火法與濕法冶金工藝相結合，利用火法冶金工藝適應性強的特點，縮短并簡化操作流程，選擇合理的還原劑和還原溫度，同時采用濕法冶金選擇性好的優點，實現有價金屬的分離和純化。如中國專利CN106129511B將簡單破碎的整電池與碳還原劑混合，進行還原焙燒處理，焙燒產物采用CO₂碳化水浸，得到碳酸氫鋰水溶液，用于制備碳酸鋰產品；水浸渣采用氧化酸浸或氧化氨浸浸出其中的鈷、鎳、錳等有價金屬，經萃取、凈化后制取相應的化合物產品。該方法有效的解決了傳統工藝凈化分離工序復雜、鋰的回收困難等問題，實現了鋰的選擇性浸出。但是該方法的原料為簡單破碎的整電池，里面含有大量鐵、鋁、銅等雜質元素，在后續鈷、鎳、錳有價金屬的提取上仍然需要萃取、凈化。且該方法采用煙煤、褐煤等碳質還原劑，容易引入新的雜質。

中國專利CN112079369A向廢鋰離子電池黑粉、碳質還原劑中加入氯化劑，混勻后無氧焙燒，得到的焙砂主要成分為LiCl、MnCl₂等。水浸過濾，往濾液中加入H₂SO₄，過濾得到CaSO₄和濾液。然后往濾液中加入NaOH，過濾得到Mn(OH)₂和濾液。再往濾液中加入Na₂CO₃，過濾得到電池級碳酸鋰。該方法實現了優先提鋰，及協同回收錳元素。但是該方法選用氯化劑進行焙燒，導致后續水浸過程仍然需要進行鋰、錳元素的分離。