[发明专利]一种强化废旧锂离子电池正极活性物质浸出的方法

说明书

本发明涉及一种强化废旧锂离子电池正极活性物质浸出的方法，所述方法为：利用浸出剂和还原剂对废旧锂离子电池正极活性物质进行浸出，所述浸出剂为酸，所述还原剂为氯盐或含氯溶液。本发明利用氯盐或含氯溶液作为还原剂对废旧锂离子电池正极活性物质进行回收，克服了现有还原剂处理过程中出现的各种问题，有价金属的浸出率全部在95％以上，且还原剂可循环再生，回收率达到98％以上，解决了氯气处理问题的同时回收了还原剂，所用还原剂可以由工业废盐、废水得到，是一种浸出指标高、环境友好、成本低的强化浸出新方法，适用于工业化应用。

技术领域

本发明涉及废旧锂电池回收领域，尤其涉及一种强化废旧锂离子电池正极活性物质浸出的方法。

背景技术

锂离子电池自1990年由索尼公司商业化后，凭借其充放电速率快，循环性能好，无记忆效应等优势，获得迅猛发展，成为市场占有率仅次于铅酸电池的二次电池。同时，随着新能源汽车的兴起，作为其主要动力来源的锂离子动力电池的产量也呈现了快速上涨的趋势。然而当这些锂离子电池达到报废期后，会产生大量固废。这些废弃的锂离子电池有很大的隐患，其中，废弃物中重金属Ni、Co、Mn等进入土壤、河流，会造成重金属污染；电解液等有机物泄露会造成有机污染。因此，从环境保护角度来看，回收废旧锂离子电池是十分必要的。

从资源角度来看，对有价资源如何再生利用对我国有色金属及其相关下游产业的可持续发展同样是十分重要的。根据USGS统计，2014年中国钴储量仅8万吨，占全球储量1.1％，而中国每年的钴消费量在四万吨以上，大量依靠进口。我国虽然锂资源储量丰富，但是部分锂资源为难处理的高镁锂比盐湖卤水。此外，废旧锂离子电池大量丢弃会造成巨大的锂资源损失。从长远来看，这是极其不利于可持续发展的。

对废弃物中的有价金属进行回收，既能降低其对环境的危害，又能减少有价金属的流失。因此，无论从经济效益还是社会效益来看，回收废旧锂离子电池都是十分重要的。

目前对废旧锂离子电池进行回收的方法主要分为火法冶金和湿法冶金两种。火法冶金存在高能耗、高污染、锂回收率低的问题。湿法冶金则具有低污染、金属回收率高等优势。湿法冶金的一般流程包括对废旧锂离子电池进行前期预处理、浸出、纯化和产品制备四个步骤。其中，针对废旧锂离子电池正极废料中有价金属的浸出，工业上多采用无机酸或有机酸作为浸出剂，采用双氧水或亚硫酸钠作为还原剂。例如CN 103326088公开了一种以硫酸作为浸出剂，亚硫酸钠作为还原剂的浸出工艺。该工艺浸出温度高达90℃，条件苛刻、能耗高，且亚硫酸钠循环再生十分困难。CN101603126公开了一种采用硫酸+双氧水逆流浸出活性材料，盐酸溶解浸出渣的方法。但该方法两段浸出，工序较长、酸和双氧水消耗量大，导致工艺的成本和能耗增加，且双氧水循环再生十分困难。CN 102492858公开了一种铁粉作为还原剂的方法。该方法中铁粉的加入起到还原作用的同时，向浸出液中引入大量杂质，会增加后期处理工艺的成本。从其公开的流程来看，铁粉还原剂的加入确实增加了其除杂工艺流程，且铁粉循环再生十分困难。

故从整体来看，现有的还原剂存在以下几点不足。其一，亚硫酸钠作为还原剂的强化过程存在强化效果较差、反应温度较高、反应条件苛刻以及浸出液中的废盐难以处理等问题；其二，双氧水作为还原剂的强化过程中存在双氧水易分解、双氧水消耗量大、不易储存等问题；其三，铁粉作为还原剂引入大量铁离子，增加了除杂的难度；其四，三种还原剂都存在循环再生十分困难的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的提供了一种强化废旧锂离子电池正极活性物质浸出的方法，利用氯盐或含氯溶液作为还原剂对废旧锂离子电池正极活性物质进行回收，克服了现有还原剂处理过程中出现的经济环境效益差、不能循环利用等各种问题，有价金属的浸出率全部在95％以上，且还原剂可循环再生，回收率达到98％以上，解决了氯气处理问题的同时回收了还原剂，具有良好的应用前景和经济效益。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：