[发明专利]利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法

说明书

本发明提供了一种利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法，包括以下步骤：首先采用氧化酸浸法处理锂离子电池正极活性废料，得到酸性浸出液；然后采用两步萃取的方式以及调节溶液的pH值分离锰、钴与镍，实现有价金属的综合回收，同时深度脱除Fe、Ni、Ca、Mg、Cu、Al等元素的杂质粒子，该过程中有效避免了锂的损失；再采用强酸性阳离子交换树脂对萃余液进行深度除杂处理，得到净化富锂溶液；经双极膜电渗析法处理净化富锂溶液后，得到氢氧化锂溶液和酸性溶液；最后对氢氧化锂溶液进行蒸发浓缩，得到电池级氢氧化锂产品。采用该方法，可获得直接用于三元正极材料制备的电池级氢氧化锂产品，实现锂的增值化处理。

技术领域

本发明属于锂离子电池废料回收技术领域，尤其涉及一种利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法。

背景技术

大规模市场化的新能源汽车产业助推锂产业的蓬勃发展，近几年来锂的市场需求呈指数增长，锂的成交价格居高不下。在市场的不断刺激下，锂资源开发产业如火如荼，无论是含锂矿石还是富锂盐湖卤水，随着原生资源的不断消耗，锂资源的循环利用对产业的可持续发展的意义越来越重要。

在新能源产品日新月异的今天，动力锂电池市场发展十分迅速。2012年全球锂电池产量为58.6亿只，得益于新能源产业的快速发展，预计到2020年全球锂电池产值将达到320亿美元。随着锂离子电池的需求和产量的不断攀升，服役后的废旧锂离子电池的数量也随之急速增加，保守估计每年有约占总量15％～20％的动力电池报废，预计到2020年全球废旧锂离子电池数量将会达到250亿只，约合50万吨。

目前动力锂电池的正极活性材料主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等，这些锂离子电池经前期拆解预处理后所得到的废料中通常含有Co 5％～20％、Ni 5％～10％、Li 5％～7％、Mn 1％～5％。这些废旧锂离子电池若得不到安全处置，一方面电池内部含有的多种重金属、有机与无机化合物等有毒物质外流，在环境中极易发生各种化学反应，会对环境和公共安全造成巨大的危害，其中一些物质更是具有致癌性，危害人类健康；另一方面会造成电池内部有价金属的资源浪费，特别是战略金属Co和Li，作为我国目前的紧缺金属资源，其回收利用经济价值极高。

现有的锂电池回收工艺主要针对单一的废旧锂电正极材料，如中国专利CN104903475B公开了一种采用湿法冶金分离法从磷酸铁锂废料中回收锂并制备氢氧化锂的方法；中国专利申请CN105304971A公开了一种采用机械化学法处理废旧钴酸锂电池、选择性回收金属锂并定向制备钴基磁性功能材料的方法；中国专利CN102163760B公开了一种采用高温煅烧-水浸分离锂-萃取提钴的化学法，以实现从钴酸锂废旧电池中回收钴和锂。

早期的废旧锂电池以钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等为主，研究对象单一，但随着正极材料的技术进步与商业化发展，各种不同组成的二元或三元材料开始出现，金属离子呈现多样性，使得电池回收的后续分离提纯过程变得复杂和困难。特别是生产实践中，回收得到的废旧锂电池中杂质种类与含量差异很大，正极材料种类难以做到完全单一；大量不同种类的废旧正极材料如何统一批量处理并回收有价金属，是电池回收产业亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法，该方法的原料适应性强，锂回收效率高，工艺环保污染小，投资成本低，易于实现工业化推广。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法，包括以下步骤：

(1)采用氧化酸浸法处理锂离子电池正极活性废料，得到含金属离子的酸性浸出液，所述金属离子包含锂离子；