[发明专利]一种从废旧三元锂离子电池正极材料中优先提锂回收有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种从废旧三元锂离子电池正极材料中优先提锂回收有价金属的方法，该方法是，将废旧锂离子电池通过拆解、破碎、分离后的正极材料与浓硫酸混合均匀，在400℃～600℃的温度下进行焙烧，焙烧产物用纯水加稀碱溶液浸出，得到含锂水溶液，除杂后制取Li₂CO₃或氢氧化锂产品；水浸渣采用还原酸浸法浸出其中的钴、镍、锰等有价元素，经除杂、萃取、净化后制取相应的化合物产品。本发明方法工艺简单，流程短，试剂成本低，能高效回收废旧三元锂离子电池材料中的锂、钴、镍、锰等有价金属元素。

技术领域

本发明属于废旧电池资源化回收技术领域，涉及一种废旧三元系锂离子电池的处理方法，尤其涉及一种从废旧三元锂离子电池正极材料中优先提锂回收镍、钴、锰等有价金属的方法。

背景技术

近20年来，锂离子电池产业链迅猛发展。随着退役电池高潮的到来，引发的资源短缺和环境问题日益严峻。因此，经济高效的废旧锂离子电池回收技术的开发应用迫在眉睫，将废旧锂离子电池中的有价金属合理回收利用，具有重要的经济和环保意义。

目前，国内废旧三元系锂离子电池回收大多采用拆解-破碎-分选工艺得到正极物料，其中根据所使用的设备和方法的不同，正极粉料中会含有不同程度的铁、铝、铜、碳负极粉等，正极物料经酸浸—净化—镍钴锰分离-蒸发结晶-回收锂等工艺回收其中的有价金属镍、钴、锰、锂。酸浸过程镍钴锰锂等全部进入溶液中，提取镍钴锰后，溶液中锂浓度较低，而钠离子浓度非常高，为了提高锂的一次回收率，需将溶液中的锂离子浓度提高到15g/L左右，浓缩锂的过程中硫酸钠达到饱和需要结晶除去，且回收的锂产品中钠含量较高，不易控制。且该物料如果进入大量的镍、钴冶金工艺过程，锂在溶液中的浓度会更低，回收难度更大，有些企业直接将该溶液作为废水排放，造成资源的浪费和废水回收成本的增加。因此，关于有限提锂的方法也引起了很多研究者的兴趣，优先提锂的方法一般是先将正极物料煅烧后回收，然后用氢气还原焙烧将镍、钴、锰等金属还原，还原焙烧后的渣水浸，锂进入溶液中进行回收。但该方法使用氢气作为还原剂，危险性较高，还原后的金属态镍钴锰等较难浸出，成本也比较高。或者用钠、钾盐等作为焙烧剂进行煅烧，但钠、钾盐加入量较大，水浸后溶液中仍含有较高的钠或钾，且加入量大，造成处理效率降低，处理成本高。或者用碳还原法进行提锂，但该方法操作复杂，不易控制。

中国专利CN202011429605.4一种回收废旧动力锂电池中锂的方法以碳粉或石墨为添加剂进行煅烧，煅烧后的物料加活化剂氧化锆浆化，然后机械活化的同时水浸，水浸用行星式活化机，得到的含锂溶液蒸发结晶得到氢氧化锂产品，该方法要用到大量的石墨或碳粉（1:0.5~2），工艺流程较为复杂。

中国专利CN106129511A废旧锂离子电池正极材料与还原剂混合，或将简单破碎的整电池与碳还原剂混合，在500~750℃的温度下进行还原焙烧处理，焙烧产物首先采用CO₂碳化水浸，得到碳酸氢锂水溶液，浸出过程中用氢氧化钠或氨水调节溶液pH使其保持为7～9，浸出液制取Li₂CO₃产品；水浸渣采用氧化酸浸或氧化氨浸浸出其中的钴、镍、锰等有价元素，经萃取、净化后制取相应的化合物产品。碳还原剂包括褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或混合物，该方法煅烧温度较高，且用到煤炭等还原剂进行焙烧，放热大。这两种方法相似，且煅烧过程放出大量的CO₂，对于当今社会的碳中和和环保降碳不利。

中国专利CN103594754B用草酸作为浸出剂，处理废旧锂离子电池废料，将废旧电池物料与草酸溶液反应，得到固体草酸钴和草酸锂溶液，从而实现选择性提取锂。但该方法得到的溶液中锂浓度较低，草酸钴沉淀中会夹杂其他杂质，又很难浸出处理成本高，操作复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统废旧三元锂离子电池正极材料处理工艺存在的工艺复杂、不环保、锂元素回收成本高且锂产品品质不高的技术问题，提供一种从废旧三元锂离子电池

正极材料中优先提锂回收有价金属的方法。

本发明的目的是通过以下方案实现的：