[发明专利]从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属元素的方法

说明书

本发明提供了一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属元素的方法。该方法包括以下步骤：S1，将废旧锂离子电池正极材料磨碎，形成废电池粉；S2，在还原性气氛下对废电池粉进行焙烧，得到焙烧渣；S3，对焙烧渣进行酸浸处理，以回收其中的有价金属元素。本发明利用还原性气氛下的焙烧能够将废电池粉中高价态的钴、镍、锰等还原成低价态，从而能够破坏稳定的橄榄石结构。这样既可以有效地降低焙烧温度，减少能耗，同时还可以高效地活化电池材料，使焙烧后的物料更易于浸出，从而有效提高有价金属元素的回收率。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收领域，具体而言，涉及一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属元素的方法。

背景技术

随着电动车市场的快速增长，大量的废旧锂离子电池的处理成为电池产业必须考虑的问题。从废旧锂离子电池中回收有价金属元素不仅能够带来巨大的经济效益，也是防止重金属污染环境的必要要求。

目前市场上常用的锂离子电池的正极材料主要是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和含镍钴锰的三元材料等。从废旧锂离子电池中回收的有价金属元素主要是其中的锂、钴、镍、锰。目前回收的方式多采用高温火法活化破坏电池材料的稳定结构，再使用各种浸出剂将电池材料中的有价金属浸出到溶液中的方式。CN108110357A公开了一种高温氧化焙烧处理磷酸铁锂型电池材料的方法，在氧化性焙烧过程使磷酸铁锂分解，有利于回收其中的金属锂。CN101519726A公开了一种二段焙烧法处理废旧锂离子电池回收其中有价金属元素的方法，其中一段500～850℃高温氧化焙烧去除有机试剂的同时破坏电池的原有稳定结构，二段350～600℃硫酸化焙烧生成有价金属的硫酸盐，以保证后续的有价金属的浸出效果。

然而，除磷酸铁锂型锂离子外，电池中的正极材料多是结构稳定的层状或尖晶石结构，且其中的钴、镍、锰都以高价态形式存在。因此，氧化焙烧很难对这些正极材料进行活化，导致后续的酸浸效果较差。此外，氧化焙烧破坏原有稳定的晶体结构需要的温度较高，使得回收工艺成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属元素的方法，以解决现有技术中回收废旧锂离子电池中有价金属元素时的回收效果差、能耗高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属元素的方法，其包括以下步骤：S1，将废旧锂离子电池正极材料磨碎，形成废电池粉；S2，在还原性气氛下对废电池粉进行焙烧，得到焙烧渣；S3，对焙烧渣进行酸浸处理，以回收其中的有价金属元素。

进一步地，还原性气氛中包括氨气和/或二氧化硫；或者，还原性气氛中包括氨气和/或二氧化硫，还包括惰性气体。

进一步地，惰性气体为氮气、氦气和二氧化碳中的一种或多种。

进一步地，步骤S2中，焙烧过程的焙烧温度为200～800℃，优选为300～600℃。

进一步地，步骤S2中，焙烧过程的焙烧时间为20～180min，优选为30～90min。

进一步地，步骤S3中，酸浸处理过程中采用的浸出剂为硫酸或盐酸。

进一步地，步骤S3中，浸出剂的浓度为0.1～6mol/L，优选为0.2～4mol/L。

进一步地，步骤S3中，酸浸处理过程中的浸出时间为5～180min，优选为10～120min。

进一步地，步骤S3中，酸浸处理过程中的浸出温度为30～99℃，优选为40～90℃。

进一步地，废旧锂离子电池正极材料中的有价金属元素为锂、钴、镍、锰中的一种或多种；优选地，废旧锂离子电池正极材料为锰酸锂型、钴酸锂型或含镍钴锰的三元材料型。