[发明专利]一种从废旧钴酸锂电池中回收有价金属的方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧动力电池回收技术领域，特别是涉及到一种自废旧钴酸锂电池中回收有价金属的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆和污染小等特点，在手机、笔记本电脑和照相机等便携式电子设备中以及汽车、航天和医疗等设备中均有广泛的应用。目前锂离子电池的制造成本不断降低，应用领域不断拓展，消费量不断提高，每年生产的锂离子电池有数亿只。以LiCoO₂作为正极材料制备的锂离子电池具有工作电压高（3.6V）、放电平稳、适合大电流放电、比能量高、循环稳定性好和制备工艺简单等优点，因此，以LiCoO₂作为正极材料制备的锂离子电池占锂离子电池的比重也越来越大。研究结果表明，每只以LiCoO₂作为正极材料制备的锂离子电池其平均含钴约15%，含锂约1.5%，含铜约14%，含铝约4.7%等。钴、锂、铝、铜、镍金属在锂离子电池中含量较高，但其开采成本较高，若不能循环利用既浪费资源又不利于保护环境，从废旧钴酸锂电池回收有价金属的方法成为电池回收技术研究的热点。

目前钴酸锂电池回收方法主要有溶剂萃取法、电沉积法、络合离子交换法等。中国专利（李金惠、王泽峰、陈瑶，从废旧锂离子电池回收钴的方法，中国专利申请号：CN200810116297.2）公开了从废旧锂离子电池回收钴的方法：将放电后废电池机械破碎，超声波搅拌清洗，过筛，采用质量浓度为8%~18%的盐酸溶解，除Fe³⁺、Cu²⁺，用草酸铵沉钴，制备Co₂O₃。中国专利（一种从废旧锂电池回收有价金属的方法，中国专利申请号：CN201010262198.2）公开了一种从废旧锂电池回收有价金属的方法：将放电后废电池机械破碎，350℃~400℃煅烧，用含量5%~10%的氢氧化钠溶液洗涤，萃取铜、钴。

上述的钴酸锂电池的回收方法在一定程度上达到了良好的效果，但是存在一些问题。例如：用水超声波搅拌清洗，LiCoO₂电极材料不易脱落；采用盐酸或者硝酸溶解LiCoO₂，会产生有毒气体Cl₂、NO_x，使工作条件恶劣，且污染环境；废旧电池机械破碎后煅烧，铜箔经热处理会被氧化，脆化；焚烧法除去有机溶剂，会产生二次污染。综上所述，目前废旧钴酸锂电池的回收方法中存在或步骤复杂或产生二次污染或浪费资源或仅限于手工操作等缺点，不利于实际应用。

发明内容

本发明的目的解决现有的自废旧钴酸锂电池中回收有价金属的方法存在步骤复杂、污染环境、浪费资源等缺点，提出一种工艺简单、环境友好、成本低和回收率高的自废旧钴酸锂电池中回收有价金属的方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种自废旧钴酸锂电池中回收有价金属的方法，包括如下步骤：

钴酸锂溶解步骤：将废旧钴酸锂电池中的含钴酸锂的混合粉体用硫酸和双氧水的混合液溶解浸泡，得到含钴离子的提取液；

钴锂回收步骤：从所述提取液中回收钴和锂。

上述方法采用硫酸溶解LiCoO₂，避免产生有毒气体，改善了工作条件，保护了环境；利用硫酸溶液与电池电芯中的LiCoO₂反应，生成锂与钴的可溶性盐类；双氧水能与溶液中其它金属离子反应使之处于有利于溶解的化学价态。

优选的是，所述的硫酸和双氧水的混合液由1M~3M的硫酸溶液与1M~2M的双氧水溶液混合所得，混合液中硫酸和双氧水的物质的量比为3︰(1.05~1.2)；

所述的含钴酸锂的混合粉体与所述的硫酸和双氧水的混合液的固液比为20g/L~60g/L；

所述的将含钴酸锂的混合粉体用硫酸和双氧水的混合液溶解浸泡具体为：在60℃~90℃下，将含钴酸锂的混合粉体用硫酸和双氧水的混合液溶解浸泡1h~3h。

优选的是，在所述钴酸锂溶解步骤之前，还包括：电芯碎片浸泡步骤：将废旧钴酸锂电池的电芯碎片用N,N-二甲基甲酰胺和/或N-甲基吡咯烷酮浸泡，之后过滤，得到滤液和滤渣，所述钴酸锂位于滤渣中。

上述方法采用N,N-二甲基甲酰胺和/或N-甲基吡咯烷酮对电池的活性物质进行浸泡剥离，可以溶解大部分的粘结剂，直接得到洁净的铝、铜、镍箔与隔膜，并促进后续酸液与钴酸锂的直接接触反应，不会造成细小铝、铜屑过多，减少后面除杂的工作量。