[发明专利]使用热回收锂和过渡金属的方法

说明书

本发明涉及从含镍的废锂离子电池中回收过渡金属的方法，其中所述方法包括如下步骤：(a)将含锂的过渡金属氧化物材料加热到400至1200℃的温度，(b)用水处理所述热处理过的材料，(c)用选自硫酸、盐酸、硝酸、甲磺酸、草酸和柠檬酸的酸处理来自步骤(b)的固体残留物，(d)将pH值调节到2.5至8，(e)从步骤(d)中获得的溶液或浆料中除去Al、Cu、Fe、Zn的化合物或上述至少两种的组合。

本发明涉及一种从含镍的废锂离子电池中回收过渡金属的方法，所述方法包括如下步骤

(a)将含锂的过渡金属氧化物材料加热到400至1200℃的温度，

(b)用水处理所述热处理过的材料，

(c)用选自硫酸、盐酸、硝酸、甲磺酸、草酸和柠檬酸的酸处理来自步骤(b)的固体残留物，

(d)将pH值调节到2.5至8，

(e)从步骤(d)中获得的溶液或浆料中除去Al、Cu、Fe、Zn的化合物或上述至少两种的组合。

储存电能是越来越令人感兴趣的课题。高效储存电能允许在有利时生成电能并在需要时使用。二次电化学电池由于它们的可充电性而非常适合此用途。二次锂电池对储能而言尤其受关注，因为它们由于锂的小原子量和大电离能而提供高能量密度，并已广泛用作许多便携式电子设备如手机、笔记本电脑、微型相机等的电源，也用作电动汽车的电源。对原材料如钴和镍的不断增长的需求尤其在将来带来挑战。

锂离子电池的寿命并非无限。因此预料到将出现越来越多的废锂离子电池。由于它们含有重要的过渡金属，例如但不限于钴和镍，和另外，锂，废锂离子电池可能构成对新一代锂离子电池有价值的原材料来源。因此，已经以从用过的锂离子电池中回收过渡金属-和任选甚至锂-为目标作出更多的研究工作。

不符合规范和要求的锂离子电池或锂离子电池的部件，所谓的不合格材料和生产废料，也可能是原材料的来源。

两种主要方法已用于原材料回收。一种主要方法基于相应电池废料的熔炼，随后湿法冶金加工获自熔炼法的金属合金。另一主要方法是电池废料的直接湿法冶金加工。这样的湿法冶金工艺提供水溶液或沉淀形式的过渡金属，例如作为氢氧化物，单独或已经以制造新阴极活性材料所需的化学计量。在后一种情况下，可通过加入单一金属组分将金属盐溶液的组成调节到所需化学计量。

因此本发明的一个目的是提供能够容易地回收镍和如果存在，钴和锰的方法。本发明的另一目的是提供回收电池废料中所含的其它有价值的元素，即锂、氟和作为石墨的碳的方法。本发明的一个特定目的是提供能够高效回收镍、任选钴和锰、以及锂的方法。本发明的再一目的是提供以高纯度回收所述过渡金属和锂的方法，尤其具有铜和贵金属如Ag、Au和铂族金属的低含量。

相应地，已经发现了如一开始规定的方法，下文也称为本发明的方法或本发明的回收方法。本发明的方法包括下面更详细规定的步骤，下文也称为步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)等：

(a)将含锂的过渡金属氧化物材料加热到400至1200℃的温度，

(b)用水处理所述热处理过的材料，

(c)用选自硫酸、盐酸、硝酸、甲磺酸、草酸和柠檬酸的酸处理在步骤(b)中获得的固体残留物，

(d)将pH值调节到2.5至8，

(e)从步骤(d)中获得的浆料中除去Al、Cu、Fe、Zn的化合物或上述至少两种的组合，和任选地，

(f)作为混合氢氧化物、羟基氧化物(oxyhydroxide)或碳酸盐或金属沉淀镍和钴。

步骤(a)至(e)和如果适用，步骤(f)，以上述顺序进行。

步骤(a)