[发明专利]一种废旧锂离子电池中有价金属的回收方法

说明书

本发明涉及一种废旧锂离子电池中有价金属的回收方法。该回收方法包括以下步骤：将废旧锂离子电池的正极片和助熔剂在无氧条件下进行熔融反应，分离熔渣，将熔液进行冷却即得；所述正极片包括正极活性物质和铝集流体，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、富锂锰基三元材料中的至少一种。本发明提供的废旧锂离子电池中有价金属的回收方法，利用铝集流体作为还原剂从正极材料中回收有价金属，铝、锂等金属元素均以氧化物形式形成熔渣，回收的有价金属中，主元素的含量高，产品的附加值高，回收方法的经济效益好。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池的回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池中有价金属的回收方法。

背景技术

锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液及电池外壳等，废旧锂离子动力电池所含污染物种类多，毒性大。污染物中含有重金属化合物、六氟磷酸锂(LiPF₆)、苯类、酯类化合物等，不经处理进入环境，其中的重金属离子、有机物、碳粉尘、氟化物等将可能造成严重的环境污染。

随着全球资源的日益紧缺和环境保护的迫切需要，发展新能源以减少资源消耗并降低环境污染正逐渐成为广泛的共识。近年来，新能源行业不断迅猛发展，锂离子电池用量越来越大，中国已成为世界上电池生产和消费大国。以新能源汽车动力电池使用年限为5-10年计算，第一批动力电池回收市场爆发在2018年左右开始出现，业界预估到2020年动力锂电池的需求量将达到125GWh，报废量将达32.2GWh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101GWh，约116万吨。其中三元锂离子电池占比约达总报废量的48％以上，需求量和报废量同步增加。所以锂离子动力电池的回收和再利用问题已经成为全行业关注的焦点，成为新能源行业持续发展首先要解决的关键要点。

废旧锂离子电池回收再利用的过程，就是将失效电池中的有用物质分离、有价金属提取纯化并加以重新利用的过程，由于技术、投入和政策等方面的限制，我国在这一领域还处于起步阶段。目前的回收工艺常分为三步：一是放电处理和拆解；二是电极材料和集流体分离；三是有价金属回收利用。

放电处理和拆解技术已由人工劳动发展为机械化自动化运行，大大提高了生产效率，改善了生产环境；电极材料和集流体分离多是采用机械破碎筛分法、高温煅烧分离法、有机溶剂溶解法、酸碱溶解法、电解剥离法等，存在分离效率不高、能源消耗大、三废排放量大、环境污染严重等问题。有价金属回收利用多采用强酸溶解、氧化还原法、萃取法、沉淀法等工艺分离提纯得到高附加值镍钴锰和锂化合物，虽然已经实施产业化生产，但依然存在工艺流程繁杂、生产成本高、酸碱废液量大、有机溶剂回收困难，无法避免产生二次污染等缺点，严重阻碍了我国废旧锂离子电池回收行业的产业化普及推广。

公告号为CN102251097B的中国专利公开了一种从废旧锂电池中回收金属的方法，包括：将锂电池放电处理、破碎、筛分，得到以隔膜有机物和钢壳为主的筛上物，和以负极和正极较细颗粒为主的筛下物，对筛上物进行磁选分离、真空热处理和熔炼，得到铁镍合金；筛下物经干燥后进行熔炼：按重量百分比取95％的干燥后筛下物、5％的助熔剂，在真空下加热至物料全部熔化，倒入浇铸包，拨除表面炉渣，得到钴基合金；所采用的助熔剂为CaO或CaO与MgO、SiO₂、Al₂O₃及B₂O₃中的一种或一种以上组合。该方法所得钴基合金中Co的含量最高为72.13％，该回收产物的主元素含量过低，无法再作为电极活性物质的原料使用，产品的附加值较低，并没有实现有价金属的资源化和高价值回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池中有价金属的回收方法，以解决现有方法所得产品的附加值低的问题。

为实现上述目的，本发明的废旧锂离子电池中有价金属的回收方法的技术方案是：