[发明专利]一种从废旧锂离子电池中除杂回收锂的方法

说明书

一种从废旧锂离子电池中除杂回收锂的方法包括以下步骤：步骤一.将放电后的废旧锂离子电池电芯破碎。步骤二.将粉料与固态氢氧化钠和固态氧化剂混合，在300~350℃温度下进行第一段焙烧。步骤三.在400~850℃温度下继续进行第二段焙烧处理。步骤四.将第二段焙烧产物在80~100℃的温度下进行水浸处理，得到浸出液和浸出渣。步骤五.调节浸出液的pH至中性，去除铝，再去除氟和磷，得到含锂溶液。步骤六.含锂溶液和氢氧化钠反应，过滤结晶后得单水氢氧化锂。解决现有锂回收过程中，优先提取镍钴锰的过程中锂的损失较多，锂的整体回收率不高；不能同时兼顾高效脱氟和避免含氟等有害气体排放；回收过程中磷、氟、铝等杂质去除率不高的技术问题。

技术领域

本发明涉及储能电池废料回收处理技术领域，特别涉及一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法。

背景技术

锂离子电池因其具有电压高、能量密度大、循环寿命长以及无记忆效应等诸多优点，已被广泛应用于各种便携式电子产品。近年来，我国开始大量推广新能源汽车，而锂离子电池作为新能源汽车的动力来源，其应用也出现了爆炸式的增长。受使用寿命（5至8年）的影响，电动汽车动力电池在近两年也将迎来退役潮。因此，废旧锂离子电池的数量也呈现出井喷式上涨。如果这些数以吨计的废旧锂离子电池处理不当不仅会产生严重的安全隐患和环境污染，同时还会造成极大资源浪费。

锂离子电池主要有外壳和电芯组成，电芯包含正负极导电集流体，电解液、隔膜、正负极活性粉料。正极导电集流体一般选用铝箔，负极选用铜箔。正极活性粉料主要包括钴酸锂，锰酸锂，镍钴锰酸锂，以及磷酸铁锂。负极活性粉料主要包括石墨，钛酸锂等。电解液为有机体系，主要采用溶解有六氟磷酸锂的有机碳酸酯类溶剂。由于锂离子电池中锂、镍、钴、锰等有价金属元素含量丰富，因此回收价值巨大。

目前，废旧锂离子电池回收有价金属的方法主要有火法和湿法两种方式。其中火法也叫干法，是通过高温焚烧去除电极材料中的有机粘结剂，而后使用浮选、沉淀等方法得到金属化合物。但是现有的火法回收过程，热解产生的挥发性有机物和酸腐蚀性气体HF、PF₅较多，二次污染较为严重，对人体和环境均会产生很大的危害。Umicore公司的火法回收工艺熔炼温度达到1400℃以上，能耗极高，并产生大量酸性气体，同时锂挥发损失难以回收

另一种方法湿法主要是采用合适的化学试剂选择性溶解废旧锂离子电池中的正极材料，并分离浸出液中的金属元素的一种方法。废旧锂离子电池中锂的回收方法主要为硫酸浸出工艺。硫酸浸出工艺基本过程是废旧锂离子电池正极材料在硫酸中溶解，而后用碳酸钠调节浸出液pH值至碱性，使浸出液中的锂离子形成碳酸锂沉淀。中国专利CN101603126A采用浓度为2~4mol/L的硫酸+质量百分比为30％的H₂O₂ ,在硫酸溶液中还原过渡金属元素实现有价元素的提取。该浸出过程中，有价元素锂和过渡金属元素一同进入酸性溶液中，镍钴锰是为了合成三元前驱体，所以优先提取及分离有价金属镍钴锰，在这个过程中锂元素的夹带损失不可避免，锂的损失率较大，使其回收率较低。

另外，湿法回收过程中电解液中的六氟磷酸锂的处理仍存在很大的困难。对于电解液中含氟的物质主要采用碱液处理法，该方法主要是在回收的电池活性粉料酸浸前进行碱洗处理，洗脱有机碳酸酯以及含氟含磷的相关物质，如中国专利CN105895854A采用将正极材料粉末用碱性溶液洗涤，静置分层，将底部浆料过滤，洗涤，干燥，即得正极材料。但是，该过程电解质中的锂没有实现回收，且六氟磷酸锂在温和的碱洗过程中难以完全转化为氟离子，碱洗液中会大量赋存不易进一步解离的PF₆^-，PO₂F₂^-和PO₃F^2-等离子。对于游离状态的氟离子，可以通过化学沉淀法、吸附剂吸附法等方法实现有效去除。但对于PF₆^-，PO₂F₂^-和PO₃F^2-等含氟离子的无害化处理方法目前是缺失的。