[发明专利]一种正极材料中金属组分的选择性浸出剂及回收方法

说明书

本发明提供了一种正极材料中金属组分的选择性浸出剂及回收方法，该浸出剂为含有还原剂、铵盐和氨水的溶液，所述还原剂为碱性条件下具有还原性的物质，所述浸出剂中氨水的浓度为0～10mol/L，铵根离子的浓度为0～8mol/L，还原剂的浓度为0～2mol/L。本发明提供的浸出剂来源范围广，原料价格便宜，浸出选择性和浸出率高(达90％以上)，制备的碳酸锂纯度达99％，用于回收正极材料中的Li、Co和Ni，避免了现有酸浸工艺杂离子的引入，简化了分离提纯的过程，实现了浸出剂的循环使用，降低了处理成本，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于二次资源回收利用和循环经济技术领域，涉及一种正极材料中金属组分的选择性浸出剂及回收方法，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料中金属组分的选择性浸出剂及回收方法。

背景技术

随着锂离子电池在手机、笔记本及数码相机等便携式电子产品等领域中的广泛应用，锂离子电池的需求量不断增加，其产量也在逐年增加，以中国为例，2010年的锂电池产量有26.86亿只，而2015年1～10月，全国共生产锂离子电池43.75亿只。根据工业需求和增长量进行估算，锂离子电池的市场价值将由2015年的314亿快速增长至2020年的537亿美元。

根据国际技术联合会ITU(International Telecommunications Union)的信息，用于移动电源设备的锂离子电池(LIBs)和电动汽车的锂离子电池(LIBs)的寿命分别为2～3年和5～8年，因此，未来将会产生大量的废旧锂离子电池。锂离子电池主要由正极材料(LiCoO₂，NCM(LiNi_xCo_yMn_zO₂)，NCA(LiNixCoyAlzO₂)，x+y+z＝1，LiMn₂O₄，LiFePO₄等)、负极材料(石墨)、隔板(PP，PE)、电解液(LiPF₆，LiBF₄，LiClO₄)以及外壳等组成。报废后，若弃之于环境，废旧锂离子电池内部的有机电解液(LiPF₆，LiBF₄，LiClO₄)会污染大气、水和土壤等；废旧锂离子电池内部的重金属会污染水和土壤等，并通过生物链危害人体。此外，废旧锂离子电池中含有大量有价金属，以三元锂离子电池正极报废料为例，其中的金属锂、钴、锰、镍和铝的含量分别为6.15％、18.65％、17.57％和7.86％。钴和镍是稀有的贵金属，在自然界原矿的金属含量很低，而金属锂则是一种战略金属。因此，回收废旧锂离子电池不仅能够避免其对环境和人类健康的风险，还能够获得较好的经济效益。

目前，国内外对废旧锂离子电池的处理和有价金属的回收开展了许多的研究工作，提出了很多处理方法，主要包括湿法冶金、火法冶金和生物冶金技术。其中，由于湿法冶金技术具有金属回收率高、回收产物纯度高、产品附加值高等优点，使其成为废旧锂离子电池回收的研究热点。