[发明专利]一种从废旧锂离子电池中回收金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废旧锂电池回收技术领域，具体的说是一种从废旧锂离子电池中回收金属的方法。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源危机问题日益突出，新能源汽车和动力蓄电池得到了突飞猛进的发展，动力蓄电池包括铅酸蓄电池、镍氢动力电池和锂离子动力电池，其中具有高能量密度和循环特性的锂离子动力电池，被誉为未来动力蓄电池的最佳发展方向，随着电子电器产品的不断更新换代以及新能源汽车产销量的不断提升，必将导致废旧锂电池的数量急剧增加，废旧锂电池中含有大量的金属锂和钴，由于锂属于稀有金属，钴被界定为战略金属，这些稀缺资源如果不加以回收利用，势必会造成资源的巨大浪费，因此废旧锂电池的资源化利用成为近年的研究热点。

正极材料包含有钴、镍、锰、锂、铁、铝等金属，具有较高的回收价值，因此废旧锂电池的正极材料回收是锂电池回收的核心部分，锂电池正极活性物质通过粘接剂粘接在铝箔的表面，分离铝箔和活性物质与分离活性物质中的各元素是整个回收过程中的核心和难点，废旧锂电池正极材料的回收主要包括机械研磨法、化学沉淀法、盐析法、溶剂萃取法。而以上方法或多或少都会存在提取不完全的现象，或无法得到纯净的产物，对后序回收物质的应用造成了困难。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种高效快速的、目的产物附加值高的从废旧锂离子电池中回收金属的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种从废旧锂离子电池中回收金属的方法，包括以下步骤：

(1)回收锂离子电池的正极废料，并将正极废料制成电极片；

(2)以上述电极片为阴极，惰性电极为对电极，在酸性电解液中进行电化学反应，将金属浸出，得到含有金属离子的溶液；

(3)调节上述溶液pH为9～10，充分搅拌后，离心，取上清液，在上清液中加入1,2,4,5-苯四羧酸，在100～160℃下水热反应5～12h，得到金属有机复合材料；

所述金属为镍和/或钴。

本发明的关键在于利用电化学的方法，可以通过调节电化学反应的电流密度实现从正极废料中完全电解出稀有的金属元素，然后利用1,2,4,5-苯四羧酸作为有机配体，通过水热反应，与金属离子镍和钴进行配位自组装，得到金属有机骨架的多孔配位聚合物，实现了正极废料中镍和钴的有效回收利用，得到的金属有机复合材料可以作为新的锂电池正极材料或超级电容器正极上进行应用。

进一步的，根据本发明，本发明中所述的惰性电极为石墨、钛板或铂板。

进一步的，根据本发明，本发明中步骤(2)中的酸性电解液包括以下物质：M^x+、有机酸、无机酸、表面活性剂、还原剂；

为了促使正极废料中的镍和钴能高效的被浸出，所述的M^x+为Na⁺、K⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺中的至少一种，进一步的，所述的M^x+的浓度为0.1-0.6mol/L，M^x+的浓度对电解液的导电性能具有很大的影响，浓度过低时，电解速度会极慢。

进一步的，根据本发明，本发明中所述的有机酸为柠檬酸、甲酸、乙酸、苹果酸中的至少一种，所述无机酸为盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种。

本发明中所述的表面活性剂在电解液中进行润湿、渗透及降低表面张力的作用确保了电解反应高效、彻底的进行，本领域技术人员所熟知的表面活性剂均可以使用，可以举出如硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、卵磷脂、氨基酸型、烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的至少一种。

进一步的，根据本发明，本发明中所述还原剂为抗坏血酸、盐酸羟胺、水合肼中的至少一种。

根据本发明，本发明中所述的电化学反应的电流密度为5～30mA/cm²，电势窗口为0.2～0.5V。

进一步的，根据本发明，电极片的厚度与压实密度对于电解的效率有着密切的关系，压实密度太低，压实不成块，难以作为电解极片使用，本发明中所述电极片的厚度为0.2～3cm，压实密度为3～10g/cm³。

进一步的，所述水热反应的温度为120～150℃，时间为6～10h。

根据本发明，本发明中所述正极废料的回收方法包括以下步骤：