[发明专利]一种废旧锂离子电池材料中有价金属组分回收的方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子电池材料中有价金属组分回收的方法。首先，将废旧锂离子正极材料和负极材料充分混合，在800～1000℃进行热处理。其次，将烧结产物磨碎，并进行水浸‑气浮处理，回收上浮的石墨后，将剩余的固液混合物过滤、干燥。然后，采用沉淀或蒸发结晶的方法从滤液中回收碳酸锂。最后，将固体物质进行电化学溶解，提取镍、钴金属资源。该方法可充分利用废旧锂离子电池负极石墨作为还原剂，并回收负极材料中所含的锂资源，实现废料资源的最大化利用。且选择性提取镍、钴、锂等高价金属资源，分离过程简单。同时该方法不易产生大量的酸碱性废水，极具产业应用价值。

技术领域

本发明涉及废旧电池回收领域，尤其是涉及一种废旧锂离子电池材料中有价金属组分回收的方法。

技术背景

随着锂离子电池数量的逐年增多，废旧锂离子电池回收已经引起了越来越多人的关注。在废旧锂离子电池中，含有大量的镍、钴、锰、锂、铝、铜等金属资源。如若处置不当，不仅会造成资源的浪费，而且废旧锂离子电池中有毒的重金属离子容易污染土壤、河流，甚至通过生物链直接危害人类自身健康。因此，必须对废旧锂离子电池进行无害化处理，并回收其中的有价金属组分，以期实现资源的循环利用。

火法冶金和湿法冶金是废旧锂离子电池回收最常用的两种方法。其中，火法冶金1200的优势在于流程简单，并能够充分利用废旧锂离子电池中的有机物质作为热源，通过直接冶炼便可以获得镍钴合金产品。但火法冶金工艺具有局限性，不能处理锰含量高的废料。在冶炼过程中，当废旧锂离子电池正极材料中的锰元素进入渣相时会溶解部分镍、钴元素，导致镍、钴回收率降低，同时采用火法处理无法有效的回收锂。湿法冶金工艺的适用范围广，但湿法冶金工艺的流程长，镍、钴、锰、锂四种金属元素同时进入溶液后，分离困难。同时，在湿法浸出过程中会产生大量的酸碱性废水，尽管采用闭路作业可以使部分废水循环利用，但仍难以避免对环境造成危害，除此之外其有价金属的回收率还是偏低。因此，开发有效环保的废旧锂离子电池回收方法已成为当务之急。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明开发了一种高效绿色的废旧锂离子电池材料高效回收的方法，特别是提供了一种采用火法-湿法联合工艺高效回收废旧锂离子电池材料中有价金属组分的方法。

本发明一种废旧锂离子电池材料中有价金属组分回收的方法，包括以下步骤：

步骤一

按摩尔比，正极活性物质：碳小于等于1：1配取废旧锂离子电池材料的正极和负极；混合均匀后，在保护气氛下于800～1000℃进行热处理；得到热处理后的混合料；

步骤二

将步骤一所得热处理后的混合料破碎后进行水浸-气浮处理；回收上浮的碳材后，将剩余的固液混合物过滤，得到滤液和滤渣，滤渣干燥，得到备用料；所述水浸-气浮处理时，所用气体中含有二氧化碳；

步骤三

调整步骤二所得滤液的pH，得到锂盐沉淀；或

采用蒸发结晶的方法，得到碳酸锂；

步骤四

对步骤二所得备用料进行电化学溶解，回收镍、钴。当原料中含有锰时，锰以氧化物的形式富集于渣相，可作为原材料产品售卖。

本发明步骤一中，所配取的负极材料中碳完全还原正极材料中的Ni和/或Co。

本发明一种废旧锂离子电池材料中有价金属组分回收的方法，废旧锂离子电池材料的正极活性材料选自LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂中的至少一种。