[发明专利]锂离子电池材料回收方法

说明书

本文中公开了从锂离子电池或钠离子电池的活性材料中回收锂或钠的方法。在优选的实施方案中，该方法包括：使用过的活性材料LiFePO₄与氧化还原介体[Fe(CN)₆]^3‑在槽中发生氧化还原目标反应以产生锂离子，使反应后的氧化还原溶液循环至池中以使所述氧化还原介体再生，并且使得所述锂离子能够通过膜向阴极迁移，其中所述锂离子通过电化学反应以LiOH的形式被捕获。

技术领域

本发明涉及从锂离子电池和/或钠离子电池的活性材料回收锂和/或钠的方法。

背景技术

本说明书中对先前公开的文献的列举或讨论不应当必然地被视为承认该文献是现有技术的一部分或者是公知常识。

锂离子电池(LIB)是用于便携式设备的电源的无可争议的选择，并且它们对于例如电能存储(EEs)和电动车辆(EV)等应用的需求也越来越多。LIB的广泛应用导致两个特别令人关注的问题：(1)由于对例如Li₂CoO₂和LiFePO₄等阴极材料的大量需求，导致Li和Co原材料(Li₂CO₃和Co₃O₄)的价格分别提高至每吨$24,000和$33,000；(2)显而易见的是，LIB将在它们的使用寿命结束时产生大量废物。这对于环境是重大的问题，并且如果不能适当地重复利用Li和其它金属资源，则增加的对材料的需求将加速Li和其它金属资源的耗竭。锂和钴被认为是战略资源，这是因为这些元素在地壳中相对罕见。此外，废旧LIB包含例如Al、Cu、Co、Li等有价值的金属，并且这些元素的浓度远高于在天然矿石中的浓度。

鉴于对LIB需求的增加和从废旧LIB产生的废物的累积，用于从废旧LIB中提取金属元素的可行的回收工艺对于该技术的可持续部署具有与日俱增的重要性。一些公司和机构基于传统湿法冶金提取工艺建立了用于LIB回收的试点线(pilot line)。典型的湿法冶金提取工艺由以下步骤构成：(1)通过放电预处理来释放废旧电池的剩余电量；(2)从电池上除去塑料包装和外壳并且将阴极电极和阳极电极分离出；(3)从电极刮除阴极活性材料和阳极活性材料；(4)使用强酸(例如，HCl或H₂SO₄)将阴极活性材料(例如LiCoO₂)溶解以形成含有Co²⁺、Li⁺、SO₄^2-离子的溶液(浸出工艺)；(5)向所得溶液中添加NaOH以使Co(OH)₂沉淀，将Li⁺、Na⁺、OH^-、SO₄^2-离子留在溶液中，然后向溶液中添加Na₂CO₃以使Li₂CO₃沉淀(金属分离工艺)。

以上湿法冶金提取工艺存在以下问题。首先，该工艺是复杂的并且包括很多步骤。此外，其要求添加大量的例如HCl、H₂SO₄、NaOH和Na₂CO₃等化学品，并且，与该添加相关，在使Li₂CO₃沉淀之后产生大量的废料，导致二次污染。此外，由于LiFePO₄不溶于酸，传统湿法冶金提取工艺不能有效地提取或浸出该材料，这是存在问题的，因为LiFePO₄是广泛使用的用于电能存储(EE)和电动车辆(EV)的阴极材料。

因此，存在对需要改进的、更简便且低成本的用于回收LIB的工艺，该工艺避免使用强酸并且减轻二次废料的产生，这解决了上述一种或多种问题。

发明内容

现在将通过参考以下编号的项来描述本发明的方面和实施方案。

1.一种从锂离子电池或钠离子电池的活性材料中分别回收锂或钠的方法，所述方法包括：