[发明专利]废弃锂离子电池中有价金属浸出工艺及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及废弃锂离子电池中有价金属浸出工艺及其装置。

背景技术

如今电子产品的使用量在全国范围内激增，由此产生的废弃电子产品也快速增长,未来10-20年将是废弃电子产品增长的新高峰。由于当前我国每年废弃电子产品无害化处理率低，其中仅有不到20％得到高效回收和无害化处理，因此产生的资源浪费和环境污染问题比较突出。钴酸锂是目前最成熟的锂电池正极材料，作为手机，数码相机，笔记本电池的正极材料，在短时间内，特别是在通讯电池领域具有不可取代的优势。中国是世界上锂离子电池的最大生产国和消耗国。废弃锂离子电池正极材料是一种含45-55%钴、2-4%锂的工业垃圾品，因此回收废旧锂离子电池正极材料中的贵重稀有金属Co和Li对于减少环境污染和资源再生具有非常重要的意义，也具有相当高的回收经济价值。

目前回收锂离子电池的方法有高温煅烧，湿法酸浸和生物浸出等。这些方法的浸出率普遍偏低，并且浸出时间长，对设备的损耗严重，操作复杂。例如，酸浸技术方面，Lee和Rhee（Lee CK, Rhee KI. Reductive leaching of cathodic active materials from

lithium ion battery wastes[J]. Hydrometallurgy, 2003, 68 (1-3):5-10.）做的酸浸实验，采用双氧水作为还原剂浸出LiCoO₂，钴的浸出率达到了90%以上。这主要是由于加入H₂O₂后使得钴酸锂被还原成钴离子，其中要消耗大量H₂O₂和H₂SO₄，浸出所需温度高，对设备损耗大。电化学技术方面，赵等（赵东江, 乔秀丽, 马松艳, 等. 废旧锂离子电池正极有价金属的分离和提取方法[J]. 化工文摘, 2009, 1:53-56.）采用酸浸和电沉积法从废旧锂离子电池中回收Co。先用10mol/L硫酸在70℃浸出1h，待Co都被溶解溶出后。在pH

 2.0～3.0和90℃条件下通过水沉积纯化浸出液，在电流235mA^-2电沉积作用下阴极生成钴。回收钴的效率高于93%，其中浸出过程消耗大量酸并且实验所需控制较高的温度，对设备要求高。在生物技术方面，韩国的Mishra等（Mishra Debaraj, Kim Dong-Jin, Ralph DE, et al. Bioleaching of metals from spent lithium ion secondary batteries using Acidithiobacillus ferrooxidans[J]. Waste Management, 2008,28 （2）: 333–338.）首次采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌来浸出废旧锂离电池中的钴和锂。并考察了浸出条件对废旧锂离子电池浸出的影响，探讨了提高钴浸出率的方法以及影响因素，并对浸出的因素影响进行了分析。但由于浸出的效果显示，钴酸锂的浸出率很低。本方法操作基于湿法浸出技术之上，外加盐桥、金属离子和复配导电液，大大提高其浸出率和有效缩短浸出时间，减少对设备的损耗，并且操作简单，适合工业化推广。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的上述不足，一个目的是提供废弃锂离子电池中有价金属浸出工艺，该工艺简单易操作，浸出率高且浸出时间缩短，对设备要求小且损耗少。

本发明的另一个目的是提供该浸出装置，其结构简单，设计巧妙，可实现铁离子的循环使用，无需在反应过程中添加铁离子，节省成本，优化浸出工艺。

实现上述目的的技术方案是：

废弃锂离子电池中有价金属浸出装置，包括反应釜a、反应釜b、搅拌器、恒流电压源、盐桥、石墨片电极；搅拌器插入反应釜a内，反应釜a、反应釜b经两端连有石墨片电极的恒流电压源连接，盐桥两端分别插入反应釜a、反应釜b内。

废弃锂离子电池中有价金属浸出工艺，具体工艺步骤为:

盐桥的制备：于3g琼脂中，加入97ml蒸馏水，于60-80℃水浴中加热至完全溶解，再加入30gKCl充分搅拌，KCl完全溶解后趁热用滴管将此溶液加入U型管中，静置2-3min后即得盐桥备用；