[发明专利]一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法

说明书

本发明公开了一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法，将天然石墨粉和废镍钴锰酸锂正极材料进行球磨混合，然后将混合料置于气氛箱式实验炉中进行还原焙烧，将焙烧完的产品用去离子水和磁力搅拌器进行水浸，随后过滤洗涤得到水浸残渣，将其置于干燥箱中烘干得到镍钴锰和石墨粉混合物。本发明的深共晶溶剂氯化胆碱和有机酸通过溶解得到，本发明使用深共晶溶剂避免使用有害化学试剂，不会产生二次污染，不会增加工业废水的处理成本；本发明的氯化胆碱具有还原性与柠檬酸和抗坏血酸形成的EDSs可以实现Co、Ni、Mn的高效浸出回收，提高了废旧锂电池的利用价值，避免了废旧锂电池对环境造成的污染，变废为宝。

技术领域

本发明属于废旧锂电池的回收利用技术领域，涉及一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法。

背景技术

为减少全球温室气体的排放，电动汽车的快速增加势在必行，爆炸性的增长正在产生大量的废旧锂电池，这些废旧锂电池中里面存在大量有价值的金属，例如锂镍钴锰，其金属资源的丰度远高于天然矿石中的含量，具有很高的回收价值。从废旧锂电池中提取镍钴锰不仅可以缓解资源的供应不足，还可以节约成本，发展循环经济和节约经济，又可以减少对自然生态环境的破坏，从而提高废旧锂电池的工业价值。

深共晶溶剂（DESs）被认为是一类新的离子液体类似物，它们通过氢键相互作用由二组分或三组分共晶混合物，因其低挥发性、碱成本、生物降解性和低毒性被认为是绿色溶剂，具有广阔的应用前景，深共晶溶剂在回收废锂离子电池中的有价值元素方面表现出巨大潜力，对于氢键受体如氯化胆碱是一种廉价的鸡饲料添加剂，可大规模生产。然而，由于DESs的弱还原能力，对于废镍钴锰酸锂正极材料的浸出效率较低。本发明旨在提高镍钴锰浸出率的同时减少有害化学试剂的使用。

发明内容

本发明针对废旧锂电池的回收利用，提出了一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法。本发明的深共晶溶剂为氯化胆碱和有机酸（柠檬酸、抗坏血酸）通过溶解形成的，对镍钴锰进行高效浸出。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

（1）将天然石墨粉和废镍钴锰酸锂正极材料进行球磨混合得到混合物料，其中混合物料中天然石墨粉的含量为23~38%，然后将混合物料进行还原焙烧，其中球磨时间为1~2h，球磨转速为100~150r/min，还原焙烧在气氛箱式实验炉中进行，以5~10°/min的升温速率升温至650℃~700℃，并保温1~2h，焙烧气氛为氩气，氩气流量为2~5L/min；

（2）将焙烧后的产品进行水浸，过滤洗涤后得到水浸残渣，将残渣进行烘干，得到镍钴锰和石墨粉的混合物，其中水浸用去离子水和磁力搅拌器进行，磁力搅拌器转速为100~200r/min，固液比为1:50~1:100g/mL，水浸温度为20~30℃，水浸时间为2~3h；

（3）其中深共晶溶剂为氯化胆碱和有机酸通过溶解得到，其中氯化胆碱和有机酸的摩尔比为氯化胆碱：有机酸=2:1，洗涤过滤得到镍钴锰的浸出液，其中有机酸为柠檬酸或抗坏血酸或二者的混合物，柠檬酸与抗坏血酸的摩尔比为1:1~9:1。

优选地，在步骤（1）中，称取0.84g的天然石墨粉与2.16g的废镍钴锰酸锂正极材料进行球磨混合得到混合物料。

优选地，在步骤（1）中，以5°/min的升温速率升温至650℃，氩气气流量为2L/min，保温时间为1h。

优选地，在步骤（2）中，磁力搅拌器转速为150r/min，固液比为1:100（g/mL），水浸温度为25℃，水浸时间为2h。

优选地，在步骤（3）中DESs =氯化胆碱：有机酸（柠檬酸：抗坏血酸）=2:1(1:0)浸出温度为85℃，浸出时间为3h，固液比1:75g/mL。