[发明专利]一种失效锂离子电池正极材料高效清洁浸出方法

说明书

本发明公开了一种失效锂离子电池正极材料高效清洁浸出方法，该方法将酸性浸出剂与失效锂离子电池正极材料粉末混合调浆，所得浆料输送至管道化浸出器中，在浸出管道内的湍流作用下进行浸出，浸出完全后，过滤分离，得到有价金属离子浸出液和浸出渣。该方法对原料适应性强，气‑液‑固多相反应充分，浸出温度低，浸出时间短，浸出率高，设备密封性好，环境友好，设备简单，作业连续化且适宜大规模生产，有很好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种失效锂离子电池正极材料有价金属回收的方法，具体涉及一种利用管道化浸出器实现失效锂离子电池正极材料中锂离子等高效快速浸出的方法，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具有容量大、能量密度高、无记忆效应、循环性能好等优点，得到了电池生产厂商和汽车厂商的一致认可。一般情况下，锂离子电池的使用寿命约为3～5年。在多次循环后，电池结构会发生改变，其中的活性物质会失效，造成电池容量的降低。据有关数据统计，在2020年后出现大规模动力电池退役情况，并形成一个庞大的失效锂离子电池回收市场。

失效锂离子电池不仅含有危险的重金属(如钴、铜等)，还含有对生态系统和人类健康构成严重威胁的有毒化学物质，如电解质LiPF₆、有机溶剂等。这些报废电池若不经过妥善处理，会给生态环境造成严重破坏，影响人的生命健康，同时也是对资源的极大浪费，造成经济上的损失。

目前对失效锂离子电池的回收研究主要集中在正极材料上，由于其较高的金属收得率以及较高的纯度，而成为最有前景的工艺。湿法冶金工艺回收失效锂离子电池的流程，包括预处理、浸出以及深度处理，而正极材料的浸出过程是湿法回收工艺中很关键的一步，浸出率的高低直接影响金属收得率。工业上对正极材料的浸出，主要采用槽浸，存在浸出时间长、生产间断、味道重操作环境差等问题。

发明内容

针对现有技术中失效锂离子电池正极材料的浸出过程存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种利用管道化浸出器实现失效锂离子电池正极材料在温和条件下高效、快速、绿色、连续浸出的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种失效锂离子电池正极材料高效清洁浸出方法，该方法是将酸性浸出剂与失效锂离子电池正极材料粉末混合调浆，所得浆料输送至管道化浸出器中，在浸出管道内的湍流作用下进行浸出，浸出完全后，过滤分离，得到有价金属离子浸出液和浸出渣。

本发明的技术方案的设计思路在于：使用管道反应器代替现有技术的浸出槽，能够使浆料在管道流动过程中呈现出高度湍流的状态，很大程度上增加了换热面积以及正极材料固体颗粒与浸出剂的传热传质速率，极大地改善了浸出反应的动力学条件，从而缩短了浸出时间，提高了浸出率。浸出完全后，浆料可直接通过管道输送至过滤设备，连续化程度高，而且浸出过程处于密闭状态，原料自身反应能量得以有效利用，极大地降低了生产污染，设备容积利用率高。

作为一个优选的技术方案，所述失效锂离子电池正极材料中包含磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂中至少一种正极活性物质。这些正极活性物质是本领域常见的锂离子电池正极活性物质，一般来说，使用后失效或品级不达标的残废产品以及初步提锂后锂含量较低的废旧正极材料都适应于本发明技术方案对其中的有价金属的提取过程。