[发明专利]一种回收废旧锂离子电池的方法

说明书

本发明提供了一种回收废旧锂离子电池的方法，包括以下步骤：步骤一，浸泡放电：步骤二，拆解：步骤三，活性物质分离：步骤四，干燥、粉碎：步骤五，浸出：步骤六，沉淀：步骤七，初步蒸氨：步骤八，电解。本发明的方法不仅可以将废旧锂离子电池中的过渡金属制备成高附加值的正极材料前驱体，锂以碳酸锂或氢氧化锂回收利用；同时，废旧电池中的有害电解液及粘结剂等有机组分得以回收再利用，浸提用有机溶剂可循环利用；实现工艺流程中浸出剂、络合剂和沉淀剂闭路循环；无废水、废渣、废气排放；实现了废旧锂离子电池中有价组元全利用，显著降低了废水处理产生的环保成本，以及全流程的制造成本。

技术领域

本发明涉及电池回收领域，特别涉及一种回收废旧锂离子电池的方法。

背景技术

全球气候变暖、不可再生化石能源的枯竭迫使人们开发利用可再生清洁能源，当前，太阳能、风能等清洁能源的利用率逐步上升，为解决太阳能和风能在时间和空间上不连续的问题，开发电化学性能优异的储能器件是当前的热点。锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点，被广泛应用于手机、摄像机、笔记本等便携式移动电子产品中。近年来，随着国家新能源汽车产业的崛起，锂离子电池已大批量应用在混合动力汽车及纯电动汽车上，并逐步应用在大规模储能电站中。

据统计，截至2019年6月，我国的新能源汽车保有量达到344万辆。一方面，锂离子电池的应用大幅度提高了清洁能源的利用率，改变了人们的生活方式，极大地改善了人民群众的生活环境和生活质量；另一方面，若废旧锂离子电池得不到有效的回收利用，锂离子电池的退役所带来的资源浪费、环境污染问题势必阻碍社会可持续发展。权威机构预计，到2020年前后，仅动力电池一项的累计报废量将达到20万吨，其中的有价金属价值高达50亿元。研究表明，回收锂离子电池可节约51.3％的自然资源，包括减少45.3％的矿石消耗和57.2％的化石能源消耗。因此，亟需开发低成本、高有价金属回收率、绿色环保的废旧锂离子电池回收技术。

中国专利文献CN106129511 A公开了一种从废旧锂离子电池材料中综合回收有价金属的方法：该方法将废旧锂离子电池与碳还原剂混合，在500～750℃下焙烧，经碳化水浸后得到Li₂CO₃产品，水浸渣经进一步浸出、萃取、分离后制备含镍、钴、锰的硫酸盐溶液。通过该专利方法，可以制备得到Li₂CO₃和硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等低附加值产品，但高温焙烧过程中的高能耗、尾气处理及排放、浓缩结晶产生的大量废水处理等问题极大地限制了该方法的大规模应用。

进一步地，中国专利文献CN106848470 A公开了一种从废旧镍钴锰三元锂离子电池中回收、制备三元正极材料的方法：该方法将废旧镍钴锰锂离子电池正极进行二段焙烧，其中，一段焙烧在空气中进行(300～500℃)，二段焙烧在氯气或者二氧化硫气氛中进行(300～600℃)；经浸出后得到含Li、Ni、Co、Mn的浸出液，加入碱金属氢氧化物及碳酸盐后形成NCM三元材料前驱体，最后焙烧得到三元正极材料。通过该专利方法，废旧锂离子电池中的Li、Ni、Co、Mn有价金属得到了有效回收利用，且制备得到了高附加值的三元正极材料。然而，焙烧过程中的强腐蚀性酸性气氛及尾气处理、氢氧化物沉淀过程中的废水处理等问题并未解决，与我国实现绿色经济与可持续发展的理念相悖。

为解决上述火法回收废旧锂离子电池有价金属方法的弊端，中国专利文献CN107117661 A、CN 106785177 A和CN 107326181 A公开了液相法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，这些方法均能得有效回收电极材料中的Ni、Co、Mn等有价金属，且同时制备得到了高附加值的正极材料或正极材料前驱体。但是，流程中的引入的酸(硫酸、盐酸等)和碱(氢氧化钠、氨水)所形成的废氨、废水(含硫酸钠或者氯化钠)均未得到有效处理与回收利用，存在较大的安全环保风险。

发明内容