[发明专利]湿法回收锂电池中有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种湿法回收锂电池中有价金属的方法，该方法在加压通入硫化氢气体的情况下，对废旧锂电池粉选择性浸出，使Mn²⁺、Li⁺、Al³⁺金属离子进入一段浸出液中，而镍、钴、铜、铁则以硫化物的形式存在于一段浸出渣中，此过程仅消耗少量的硫酸，再对一段浸出液调节pH除铝和锰，此过程，金属分离极为彻底，制得的产品也较为纯净，一段浸出渣在酸液中负压浸出，使镍、钴、铁、铜的硫化物溶解到二段浸出液中，产生的硫化氢气体可循环利用，加压至一段浸出工序，使整个反应过程中，仅消耗非常少量的硫化氢，再利用铜易置换和铁易水解的性质，除去铜和铁，得到较为纯净的镍钴盐混合溶液，可直接用于正极材料前驱体的合成使用。

技术领域

本发明属于锂电池回收技术领域，具体涉及一种湿法回收锂电池中有价金属的方法。

背景技术

锂离子电池以高能量密度、高电压、循环性能好、自放电小、充放电效率高等优点，被广泛应用在手机、移动电源、笔记本等便携式电子设备产品中。同时随着新能源汽车产业的不断发展，市场对于锂离子电池的需求也在不断扩大。

然而动力电池的使用寿命一般不超过10年，达到寿命后将会面临报废的问题，废旧锂离子电池中包含大量有危害的和有价值的金属，如果随意丢弃，将会对自然环境造成极大的污染和破坏。因此，回收利用退役锂离子电池不仅对环境保护和可持续发展具有积极作用，同时回收退役锂离子电池正极中的有价元素能充分利用城市矿山资源，缓解自然资源短缺的压力。

锂离子电池的负极活性物质为石墨，正极活性物质主要是LiCoO₂、LiNi_xC_OyMn_zO₂(其中，x+y+z＝1)和LiMn₂O₄等锂过渡金属氧化物。锂离子电池的正极的构成为：正极活性物质(锂过渡金属氧化物)、少量导电剂(一般为乙炔黑)和有机粘结剂，将它们均匀混合后，涂布在铝箔集流体上形成正极。

传统的回收退役锂离子电池正极材料的方法是浸出方法，浸出方法主要是通过预处理和酸浸出两个步骤进行浸出。首先，退役锂离子电池经过拆解、粉碎、筛分、分选、磁选、一次研磨、正极材料分选、二次研磨等一系列操作后才能使用无机酸(例如盐酸、硝酸、硫酸等强酸)作为浸取剂，同时加入部分过氧化氢从正极活性物质中浸出锂、钴、镍、锰元素。

传统方法的浸取过程会将所有能够溶解的金属离子全部浸出，浸出后再通过一系列的除杂工序得到纯度较高的金属盐溶液。在除杂过程中针对部分金属离子的分离需要采用多级萃取，萃取流程较长，金属损失率高，费时费力。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种一种湿法回收锂电池中有价金属的方法，该方法无需有机溶剂的参与，即可制得纯净的镍钴硫酸盐混合溶液、硫酸锰溶液和碳酸锂，可直接用于锂电池正极材料前驱体的合成原料和正极材料的烧结原料。

根据本发明的一个方面，提出了一种湿法回收锂电池中有价金属的方法，包括以下步骤：

将废旧锂电池粉在通入硫化氢气体的第一酸液中进行一段浸出，再固液分离，得到一段浸出渣和一段浸出液；

向所述一段浸出液中加入碱液调节pH先后除去铝和锰，得到含锂滤液；

向所述一段浸出渣中加入第二酸液进行二段浸出，固液分离得到含镍钴离子的二段浸出液。

需要说明的是，术语“废旧锂电池粉”，因正极活性物质不同，所含有的过渡金属不同；除正极活性物质以外，通常还含有铝、铁和/或铜这些金属杂质。

术语“通入硫化氢气体的第一酸液”，表示在所述一段浸出过程中，向所述第一酸液中持续通入硫化氢气体。

在本发明的一些实施方式中，所述第一酸液为硫酸溶液。