[发明专利]利用废锂离子电池黑粉与硫化镍钴矿协同制备三元前驱体和碳酸锂的方法及应用

权利要求书

1.一种利用废锂离子电池黑粉与硫化镍钴矿协同制备三元前驱体和碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）协同浸出：提供废锂离子电池黑粉和硫化镍钴矿混合的矿浆，向矿浆中加入助浸剂和浸出剂，并通入含氧气体进行浸出，固液分离后得到浸出渣和浸出液；

（b）中和除铁铝铜：中和剂加入到所述浸出液中进行中和，固液分离后得到中和渣和除铁铝铜后液，所述中和剂为镍钴锰酸锂电池黑粉；

（c）除杂：对所述除铁铝铜后液进行除杂，得到除杂后液；

（d）共沉淀：惰性气体氛围下，向所述除杂后液中加入络合剂和沉淀剂进行共沉淀，固液分离后得到三元前驱体和共沉淀后液；

（e）蒸氨：利用蒸汽对所述共沉淀后液进行加热蒸氨，得到蒸氨后液以及氨气；

（f）沉锂：向所述蒸氨后液中加入碳酸盐溶液进行沉锂，得到碳酸锂；

其中，步骤（a）中所述废锂离子电池包括废旧的镍钴锰酸锂电池；

步骤（a）中，所述矿浆的质量分数为15%~33%；

所述废锂离子电池黑粉和硫化镍钴矿混合的质量比为1:10~10:1；

所述硫化镍钴矿的矿粉粒度为-0.074mm占80%以上；

所述助浸剂为亚铁离子；

所述助浸剂的浓度为2~10g/L；

所述浸出剂调节矿浆的pH值不大于2.0；

浸出的反应温度为50~95℃，浸出的反应时间为1~10h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述中和除铁铝铜的pH值为5.4~6.2；

所述中和除铁铝铜的反应温度25~95℃，反应时间1~10h；

所述方法还包括如下步骤：强酸加入到所述中和渣中，调节pH值为4.8~5.4，在25~95℃下反应1~10h，制得铜离子溶液和铁铝渣。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

利用铁粉置换所述铜离子溶液制得海绵铜，置换后液作为助浸剂返回步骤（a）；

所述铁粉的摩尔用量为置换铜离子所需的理论摩尔量的1.05~1.2倍；

所述置换的反应时间为0.5~3h，置换的反应温度为50~95℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（c）中，所述除杂为萃取；

其中，所述萃取的有机相采用镍皂、钴皂或锰皂中的一种；

所述萃取的萃取剂的组成为体积分数10~30%的P204和体积分数70~90%的磺化煤油；

所述萃取的皂化液为10~30g/L Me²⁺的硫酸盐溶液，其中，Me为镍、钴或锰中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（d）中，所述络合剂包括氨水；

所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液；

所述氨水的浓度为0.1~6.0mol/L；

所述氢氧化钠溶液的浓度为6~8mol/L。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述共沉淀的pH值保持在10~12；

所述共沉淀的反应温度30~70℃，共沉淀的反应时间10~30h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（e）中，所述蒸氨的加热温度为90~98℃；

所述方法还包括如下步骤：步骤（e）得到的氨气返回步骤（d），部分蒸氨后液返回步骤（a）。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（f）中，所述碳酸盐的浓度为200~300g/L；

所述碳酸盐的摩尔用量为沉锂所需理论摩尔量的1.05~1.2倍；

所述沉锂的温度为60~90℃，沉锂的时间为1~3h。

9.一种权利要求1-8任一项所述的方法在制备电池正极中的应用。