[发明专利]一种用电化学技术分离回收废旧锂电池中有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种用电化学技术分离回收废旧锂电池中有价金属的方法，(1)将与铝箔集流体剥离后得到的废旧正极材料在一定温度下煅烧一定时间以去除其中含有的有机物和炭黑；(2)称取适量上述(1)所得到的废旧正极材料于电解槽中；(3)分别配置不同浓度、不同种类的电解质溶液，选用铜箔做阴极，耐腐蚀的DSA电极做阳极；(4)用上述(3)配置的电解质溶液对上述(2)中的正极材料进行电解浸出；(5)对上述(4)得到的浸出液进行电沉积钴；(6)对阴极沉积的金属钴进行直接回收，在余下的浸出液中加入碳酸钠，再以沉淀的形式回收锂离子。本发明避免了大量酸碱试剂以及各种还原剂的使用，无各种废渣、废液以及废气的产生。

技术领域

本发明涉及废旧锂电池的回收处理技术领域，特别涉及一种用电化学技术分离回收废旧锂电池中有价金属的方法。

背景技术

在经济日益发展的今天，锂离子电池因其体积小、质量轻、工作电压和能量密度高、可以快速反复充放电等独特的优点而被广泛应用于手机、数码相机、笔记本电脑等便携式3C产品，和电动/混合动力汽车行业以及航海、医疗和军用等大型设备。但也因此导致废旧锂电池的产量日趋上升，而废旧锂电池中含有的废酸、废碱等电解液，塑料隔膜以及铅、汞、镉等少量的重金属会对环境和人体产生很大的危害，且废旧锂电池中含有的锂、钴、锰、镍、铜和铝等金属都存在很大的回收利用价值，特别是锂、钴等稀缺金属若不合理回收利用就会存在极大的资源浪费问题。所以，对废旧锂电池合理、经济、环保并高效的回收利用既能缓解我们的环境污染问题，还能在一定程度上缓解资源危机。

钴酸锂作为现在使用比较普遍的锂电池正极材料，在回收过程中的最重要环节还是对其中有价金属钴和锂的浸出分离。而就目前对废旧锂电池的回收处理工艺技术来说，基本上全部采用的是各种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸和抗坏血酸等)或是无机酸(硫酸、盐酸和硝酸等)以及有机还原剂(葡糖糖、蔗糖等)和无机还原剂(过氧化氢、硫代硫酸钠和亚硫酸钠等)对有价金属进行浸出，其中有机酸价格过高难以适用于工业化生产，而无机酸的酸性过强，极易腐蚀仪器设备。这些试剂的大量使用会产生大量的废气和废液甚至废渣，从而造成二次污染。而且在金属离子分离的时候多采用价格十分昂贵的有机萃取剂进行萃取分离，设备不易清洗，工艺复杂，同样也会产生大量难处理的有机废水。

发明内容

针对现有有价金属的浸出分离过程中存在的各种经济效益和环境保护的问题，本发明提供一种用电化学技术分离回收废旧锂电池中有价金属的方法，通过利用电解盐溶液产酸以及电解时可提供电子的特点代替了原始酸性试剂和还原剂的浸出与还原的作用，其浸出分离效率高，避免了各种化学试剂的大量使用，无废气、废液和废渣的产生，无二次污染，且设备简单易操作，有望适应于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用电化学技术分离回收废旧锂电池中有价金属的方法，包括以下步骤；

(1)将与铝箔集流体剥离后得到的废旧正极材料置于马弗炉中在一定的温度下煅烧一定的时间以去除其中含有的有机物和炭黑；

(2)称取适量上述(1)所得到的废旧正极材料于电解槽中；

(3)分别配置不同浓度、不同种类的电解质溶液，阴极选用直接从废旧锂电池中回收得到的有一定面积的铜箔，阳极为耐腐蚀的DSA电极；

(4)通过控制电流密度、温度、时间和电解质溶液的浓度，用上述(3)配置的电解质溶液对上述(2)中的正极材料进行电解浸出；

(5)对上述(4)得到的浸出液进行阴极电沉积钴，使钴、锂得以分离而分类回收，电沉积过程控制的因素为电流密度、温度、时间、钴离子的浓度和电解质溶液的pH；

(6)对阴极沉积的金属钴进行直接回收，再在余下的浸出液中加入碳酸钠，以沉淀的形式回收锂离子。

所述的步骤(1)马弗炉中的煅烧温度为300-500℃，煅烧时间4-6h。