[发明专利]一种用含锂电极废料制备碳酸锂的方法

说明书

本发明提供了一种用含锂电极废料制备碳酸锂的方法。所述方法包括以下步骤：(1)将含锂电极废料用水溶液浆化后进行电化学处理，得到反应浆料，对反应浆料进行固液分离，得到的液体为含锂净化液；(2)将步骤(1)所述含锂净化液调成碱性，加入碳酸盐进行沉锂反应，反应后固液分离，得到的固体为碳酸锂。本发明提供的方法流程短，操作简单，反应过程精确可控，整个流程无“三废”排放，大大降低了碱性物质的消耗量，锂的回收选择性和单次提取率均达95％以上，所得碳酸锂产品纯度达到电池级碳酸锂要求，而且还能够实现含锂电极废料中其他金属组分的高值化转化。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池的资源化利用领域，具体涉及一种用含锂电极废料制备碳酸锂的方法。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、质量轻、循环寿命长、无记忆效应等突出优势被广泛用于3C数码产品和电动车、储能等领域。与之伴随的是，大量废旧锂离子电池的产生已经对我国乃至全世界的电子废弃物处理和环境保护提出了严峻的挑战。一方面废旧锂离子电池中含有有毒易燃电解质、重金属等有害组分，若处理不当会引发严重的水体和土壤污染，甚至引发火灾、爆炸等安全事故；另一方面废旧电池中含有大量的锂、钴、镍、锰、铜、铝、铁等金属资源，若能实现上述组分的高效回收，不仅具有可观的经济价值，而且可在很大程度上缓解我国目前在钴、锂等资源上的短缺困境。

目前，废旧锂离子电池回收的重点在于电极材料中有价金属元素的高效回收。通常是将废旧电池放电、拆解后进行机械破碎和筛选分离获得电极活性物质粉料，粉料经酸浸后得到浸出液，再经调酸、过滤、沉锂、洗涤、干燥等工序最终获得碳酸锂产品和相应电极材料的前驱体材料。上述过程技术原理简单，操作方便，已成为目前废旧锂离子电池回收常规操作手段，然而在酸浸环节通常采用含有还原剂的无机酸或有机酸为浸出试剂，容易引发严重的设备腐蚀和二次污染问题，并加大了后续的分离负担；在浸出液的分离除杂阶段，容易在调酸制备氢氧化物前驱体的过程中形成胶体，阻碍固液分离过程进行，同时氢氧化物的形成可对溶液中锂离子产生较为严重的包裹和吸附，进而造成锂离子的大量夹带损失，导致有价金属元素的整体回收率不高。

为破解上述技术难题，许多研究者和企业对浸出液的浸出、净化和分离等过程进行了改进研究，提出一系列优化方法。

CN107293820A提出了一种从废旧锂离子电池中回收金属的方法。是将废旧锂离子电池正极材料制成阴极片，在酸性电解液中进行电化学反应使金属浸出，浸出液经调酸、离心分离后，向上清液中加入1,2,4,5-苯四羧酸，在100-160℃条件下水热反应5-12h制得金属有机复合材料。该方法尽管实现了废旧锂离子电池中镍/钴的高值化转化，却未能对正极材料中锂得到有效回收，导致资源综合利用率依然低下。

CN107117661A提出利用液相法回收的废旧锂离子电池中镍钴锰制备三元氢氧化物的方法，是将废旧锂离子电池拆解、破碎、筛分获得电极活性物质粉料，粉料经浆化、酸浸获得浸出液，浸出液经萃取除铜、沉淀法除铝铁后，向滤液中配入硫酸镍和硫酸钴晶体，并同时加入氢氧化钠和氨水进行沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥最终制备出镍钴锰三元氢氧化物前驱体。该方法尽管采用萃取法实现了浸出液中铜的有效去除，却并未从本质上对常规操作过程进行任何优化操作。

CN107058742A提出了一种从废旧锂离子电池回收锂的方法。是将废旧锂离子电池拆解、破碎得到电池粉，电池粉的酸性溶解液经净化处理后获得含锂料液，再经调酸、萃取、洗涤、反萃、除油、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干等工序最终得到无水锂盐。该方法需多步除杂操作，工序繁杂，易产生废渣、废水，且浸出液净化、调酸、萃取等环节均会造成锂不同程度的夹带损失，由此导致锂的综合回收率不高。