[发明专利]一种短流程清洁回收三元电池材料中有价金属的方法

说明书

本发明提供了一种短流程清洁回收三元电池材料中有价金属的方法，所述的方法包括：将提锂后的废旧三元电池材料进行萃取和反萃得到铜盐和反萃液，反萃液进行沉淀分离得到滤液，滤液经协同萃取和反萃分离，得到镍钴锰溶液。本发明采用新型萃取体系和新的分离工艺，实现废旧电池材料中有价组元的定向短程回收及多组分溶液体系的高效富集和选择性分离回收，该工艺具有流程短，运行成本低，废物排放量少，过程清洁和高效等优势。

技术领域

本发明属于电池材料回收技术领域，涉及一种短流程清洁回收三元电池材料中有价金属的方法。

背景技术

随着三元电池应用范围的大力推广，整个新能源行业对相关材料的需求量日渐增加，特别是对镍钴等金属需求量逐渐增加。据统计，我国镍、钴资源对外依存度分别超过85％和90％。随着经济的增长，锂、镍和钴的消费量迅速增长，已使我国经跃居世界锂、镍和钴第一消费大国的位置。近年来，动力锂电池领域中三元电池以其优异的性能得到了广泛的应用，其废弃量也在逐年增加，据中国汽车技术研究中心估算，到2022年，我国退役锂离子动力电池量将高达36.23万吨。废旧锂电池中含有多种有价金属资源，占废旧电池总含量的26～76％，其中铜和铝约为20％，锂为1～15％，钴为2～30％，其它为镍、锰、铁等，具有非常巨大的回收前景。

国内外已对电池材料回收技术进行相关的研究，其中资源化回收过程以湿法提取为主，是在酸性或碱性溶液中将正极废料中的有价金属浸出至溶液中，再利用化学沉淀、溶剂萃取、吸附、离子交换、电沉积等手段实现不同种类金属离子的选择性分离和回收。

CN105591171A公开了一种不利用任何萃取剂和其他有机溶剂回收废旧锂电池中的多种有价金属的方法。通过化学沉淀法，用碱液调整溶液的pH，回收得到铝(Al(OH)₃)；通过加酸溶解不溶物，调节溶液的pH至碱性，回收得到锂(LiOH)；再将沉淀不溶物加酸溶解，通过氨水络合，调节溶液的pH至碱性，再加入可溶性碳酸盐，形成沉淀，回收可得到锰(MnCO₃)；向滤液中加入可溶性碳酸盐，调节溶液pH至3.0-3.5，再加入次氯酸盐调节pH至2.0-3.0，沉淀得到钴盐，实现镍钴的分离。

CN102676827B的发明专利公开了一种从镍钴锰酸锂电池中回收有价金属的方法，该方法是将原料用双氧水和硫酸混合液浸出，随后用碱液调整滤液的pH为6.5-7.5，使其中铝离子、铜离子、铁离子沉淀，然后将滤液中加入碳酸盐，使镍钴锰得到沉淀，并得到了含锂溶液。

CN104577248A公开一种锂电池正极材料的回收方法，经过碱液浸泡的锂电池正常材料可得到氢氧化铝和钴酸锂粉末，经过水解，得到钴酸锂粉末，随后将其放入气氛炉中，通入氢气高温加热至580-780℃，得到钴酸锂；氢化后的钴酸锂进行水解处理，加热纯碱，得到碳酸锂，固液分离烘干后得到氧化钴，可用于制备电池材料。

目前的回收方案通常为实现较高的回收率而试图分离和回收正极材料中的每一种金属元素。然而，在浸出环节，正极材料中几乎所有的金属元素均被同步浸出，致使浸出液成分极为复杂，需进行多次化学沉淀、萃取、离子吸附等操作才能实现浸出液中不同组分的有效分离。该过程不仅工艺繁杂、回收流程长、生产成本高，而且几乎每步操作都会引发其他金属元素的夹带损失，此外，随着正极材料掺杂和包覆制备技术的不断发展，正极材料的组成和结构愈发复杂多变，使现有的回收方式更加复杂化。针对目前存在的问题，本发明通过溶液化学调控及协同萃取强化手段，大幅度缩短工艺流程，降低生产成本，实现废旧电池中有价组元的短程、清洁、高效选择性分离回收，提高废弃资源的综合利用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种短流程清洁回收三元电池材料中有价金属的方法，本发明采用新型萃取体系和新的分离工艺，实现废旧电池材料中有价组元的定向短程回收及多组分溶液体系的高效富集和选择性分离回收，该工艺具有流程短，运行成本低，废物排放量少，过程清洁和高效等优势。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：