[发明专利]一种废旧镍钴锰三元锂离子电池中有价金属的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧镍钴锰三元锂离子电池中有价金属的回收方法。

背景技术

随着锂离子电池应用范围的日渐广泛，整个行业对相关材料的需求量也日渐增加，特别是锂钴等金属供不应求。锂离子电池中含有钴、镍、锰、铜等重金属元素，其在环境中的沉积必然对环境带来不利的影响，同时，锂离子电池中含有有毒电解液，如果散布在环境中，将会通过食物链最后进入人类体内，对人类的健康产生危害。锂离子电池的寿命虽然可以达到几百次甚至上千次，但随着锂离子电池应用的高速发展，锂离子电池数量也随之快速增加。

根据国家工业和信息部在2013年的估算，我国在未来的几年将会产生70000吨废弃的锂离子电池，废旧锂离子电池对资源的巨大消耗及对环境造成的威胁已经引起了广泛的重视，锂离子电池的回收再利用成为了一个亟待解决的问题。

当前，废旧锂离子电池的处理办法主要包括垃圾填埋处理、焚烧处理和再生利用处理。如果仅是简单的填埋以及焚烧，不仅是对废旧电池中大量的锂、镍、钴、锰、铝和铜等物质的浪费，也会造成严重的环境污染。

再生利用处理可分为整体回收和分离回收两种回收方式，整体回收不利于所回收资源的下一步利用，然而分离回收不仅完成资源的回收同时利于下一步的利用。但是分离回收一般需要使用到萃取剂等有机溶剂，这就会导致回收成本的提高及对环境造成一定污染。

授权公告号为CN102676827B的发明专利文献公开了一种从镍钴锰酸锂电池中回收有价金属的方法，该方法包括原料整理和金属回收；原料整理步骤：以废旧镍钴锰酸锂电池作为回收原料，其中各镍钴锰酸锂电池中的正极材料为同类的正极材料；将上述的回收原料放电并借助剪切机去除电池的外包装与外壳，取出电芯，并将电芯集中粉碎；金属回收步骤：将回收原料中的含镍钴锰酸锂的混合粉体用硫酸和双氧水的混合液浸泡，得到含镍钴锰酸锂的提取液，对该提取液进行过滤，得到提取液滤液；用NaOH溶液或KOH溶液调整所述提取液滤液的pH值至6.5～7.5，使提取液滤液中的铜离子、铁离子、铝离子沉淀，除去沉淀物；向提取液滤液中滴加Na₂CO₃溶液，使镍离子、钴离子、锰离子沉淀，过滤得到镍钴锰复合碳酸盐和含锂滤液；此外，将作为回收原料的废旧镍钴锰酸锂电池中的电芯碎片用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；通过筛分，获得铝、铜、镍箔和隔膜，以及镍钴锰酸锂和石墨的混合粉体。

申请公布号为CN104538695A的发明专利申请文献公开了一种废镍钴锰酸锂电池中回收金属并制备镍钴锰酸锂的方法，该方法将废锂离子电池进行放电、拆解或收集正极边角料、正极残片，获得废正极片，废正极片经焙烧、水溶解、过滤获得废镍钴锰酸锂粉末；将废镍钴锰酸锂粉末与焦硫酸钾按一定比例混合后焙烧，焙烧产物用水浸出，然后向溶液中加入碳酸钾溶液后过滤，补充碳酸盐调整滤渣中Li、Ni、Co、Mn的比例后将其球磨、压紧、焙烧，，重新获得镍钴锰酸锂正极材料。滤液用硫酸调整成分并进行结晶处理后获得硫酸氢钾。

发明内容

本发明提供了一种废旧镍钴锰三元锂离子电池中有价金属的回收方法，该方法不采用任何萃取剂和其他有机溶剂回收废旧锂离子电池中的多种有价金属，回收效率高，污染小、成本低，适合工业化推广。

一种废旧镍钴锰三元锂离子电池的正极材料的回收方法，包括以下步骤：

(1)回收铝：将所述电池正极材料加碱溶解，分离获得溶解液I和不溶物。

上述电池正极材料通过拆解废旧锂离子电池后获得，是涂覆有镍钴锰的铝箔，铝箔经碱溶解后，形成含AlO₂^-的溶解液I，再调节该溶解液I至碱性，可获得Al(OH)₃沉淀，从而分离出铝；而镍钴锰则不容于碱溶液中，形成不溶物。废旧锂离子电池拆解后获得的负极材料可以通过热水超声获得铜箔。

(2)回收锂：将所述不溶物加酸溶解，得到溶解液II，调节溶解液II的pH值至碱性，形成沉淀，过滤，得到滤液I和沉淀物I。

将不溶物加酸溶解后，再调节pH值至碱性，能够使镍钴锰全部沉淀，而溶解液II中仅有锂离子，此时，过滤得到滤液I能够将锂与镍钴锰分离。

(3)回收锰：将所述沉淀物I加酸溶解，得到溶解液III，向溶解液III中加入氨水进行络合，调节pH值至碱性后，再加入可溶性碳酸盐，形成沉淀，过滤，获得滤液II和沉淀物II。