[发明专利]一种废旧锂离子电池的氧化处理方法

说明书

本发明涉及一种废旧锂离子电池的氧化处理方法，属于环境技术领域。所述方法是将废旧锂离子电池粉料加入酸性水溶液中形成混合料浆，通过曝气装置向混合料浆中输入氧化性气体进行氧化浸出。反应结束后，利用调酸试剂调节反应料浆pH以去除浸出液中极少量有价金属离子，再经固液分离得到富锂净化液和反应尾渣，净化液再经沉锂、固液分离得到碳酸锂或磷酸锂产品。该方法利用曝气手段在更温和条件下实现了废旧锂离子电池中锂元素的高选择性提取，反应过程绿色清洁，操作简便，适用范围广，锂提取率达85％以上，提取选择性达95％以上，从源头上解决了常规处理方法中存在的锂资源无法被经济有效回收的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池废料中锂资源的回收技术领域，具体涉及一种废旧锂离子电池的高级氧化处理方法。

背景技术

锂离子电池因具有能量高、质量轻、循环寿命长、无记忆效应等优势被广泛用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等3C数码产品和电动车、储能等领域。仅2011年，我国锂离子电池的生产量就高达29亿支。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，甚至引发火灾爆炸安全事故等；另一方面废旧锂离子电池中含有大量的锂、钴、镍、锰、铜、铝等金属资源，若能实现高效回收，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、锂等资源的短缺困境。

目前，受经济利益驱动，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的常规操作手段，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，在浸出液的后续除杂分离阶段，容易在调酸制备氢氧化物前驱体的过程中形成胶体，且在过滤环节易造成大量锂离子的夹带损失，由此导致资源综合回收率不高。

为破解上述技术难题，许多研究者和企业分别对酸浸、净化、分离等环节进行了改进研究，提出诸多改进工艺。

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。

CN106654437A提出了一种从含锂电池中回收锂的方法。是将废旧锂离子电池经短路放电、拆解、机械破碎、热处理后得到电池材料，将电解液倒入乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中得到混合溶液，将混合溶液与电池材料的浸出液混合后进行减压真空精馏以去除有机溶剂，加入碳酸钠固体后重结晶，得到碳酸锂。该方法采用含有大量有机溶剂的氢氧化钠溶液来调节酸浸液pH，大大降低了酸浸液中锂离子浓度，导致后续碳酸锂制备环节的沉锂率低下，从而降低了锂的整体回收率，且有机试剂的引入加大了后续分离工序的处理负担和能耗。

CN107394298A提出了一种废旧锂离子电池负极片上锂资源回收方法。是将负极片表面的块状粉料剥离后经球磨、过筛得到精细粉料，将粉料加入稀盐酸中进行浸出反应，同时辅以超声搅拌形成悬浮液；过滤后将滤液pH调节至5-8，再次过滤后将滤液蒸发浓缩并在80-100℃温度范围内加入饱和碳酸钠溶液以获得碳酸锂沉淀，所得碳酸锂沉淀经洗涤烘干得到高纯碳酸锂粉末。该方法操作简便，然而该方法采用盐酸作为浸出试剂，以高浓度氨水来调节二次滤液的pH，导致浸出设备防腐和气体净化设备投资大，且该方法不太适用于含有多种有价金属元素的正极废料的处理过程。