[发明专利]一种从废旧三元锂电池正极材料中回收金属的方法

说明书

本发明属于锂离子电池回收领域，公开了一种从废旧三元锂电池正极材料中回收金属的方法，包括以下步骤：向废旧三元锂电池正极材料中加入硫酸和还原剂，得到浸出液；利用吸附剂1吸附浸出液中的钴和镍，得到出水1，脱附吸附剂1吸附的钴和镍，得到脱附液1；利用吸附剂2吸附脱附液1中的钴和镍，得到出水2，脱附吸附剂2吸附的钴，得到脱附液2；利用吸附剂3吸附出水1中的锰，得到出水3，脱附吸附剂3吸附的锰，得到脱附液3；从出水2、脱附液2和脱附液3中分别回收镍酸盐、钴酸盐和锰酸盐；从出水3中回收碳酸锂。本发明金属回收方法成本低、选择性高、回收率高、工艺简单、不会造成二次污染。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收领域，具体涉及一种从废旧三元锂电池正极材料中回收金属的方法。

背景技术

申请号为CN107768764B的发明专利公开了一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，废旧锂离子电池经过破碎、分选、浸出、除杂等工序后制作三元前驱体材料。上述方法中向酸浸溶液中加入铁粉置换铜的方式因为溶液呈现酸性，且铜杂质浓度相当低，在去除铜离子的效果上并不好，而且增加了工艺的复杂性。申请号为CN107196007A的发明专利公开了一种锂电池回收再利用的方法，废旧锂电池经过放电工序后，破碎研细，经过N-甲基吡咯烷酮清洗实现电池材料的溶解，此种方法引入较多的有机溶剂，增加了回收过程的资金投入，且有毒的有机溶剂难回收易造成大气污染和水体污染，过程冗杂，没有物理分选方式环保高效。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的不足，提供了一种从废旧三元锂电池正极材料中回收金属的方法，成本低、选择性高、回收率高、工艺简单、不会造成二次污染。

按照本发明的技术方案，所述从废旧三元锂电池正极材料中回收金属的方法，包括以下步骤，

S1：向废旧三元锂电池正极材料中加入硫酸和还原剂，对其进行酸剥离和还原浸出，得到浸出液；

S2：利用吸附剂1选择性吸附所述浸出液中的钴和镍，得到出水1，利用脱附剂1脱附吸附剂1吸附的钴和镍，得到脱附液1；所述吸附剂1为含氨基、羧基、亚磷酸基、次磷酸基、羧基、吡啶基、咪唑基和喹啉基中两种或两种以上的多孔聚合物；

S3：利用吸附剂2吸附所述脱附液1中的钴和镍，得到出水2，利用脱附剂 2脱附吸附剂2吸附的钴，得到脱附液2；所述吸附剂2为含伯胺基、仲胺基、叔胺基、季胺基、羧基和酰胺基中两种或两种以上的多孔聚合物；

利用吸附剂3吸附所述出水1中的锰，得到出水3，利用脱附剂3脱附吸附剂3吸附的锰，得到脱附液3；所述吸附剂3为含巯基、羧基、亚氨基、乙酰基、磷酸基中一种或多种的多孔聚合物；

S4：对所述出水2、所述脱附液2和所述脱附液3进行蒸发结晶，分别得到镍酸盐、钴酸盐和锰酸盐；

从所述出水3中回收金属锂。

由于单一官能团对钴离子的吸附选择性差，多官能团之间的协同作用，本发明主要依据一种官能团的吸附作用和另一种官能团的空间位阻效应，使得吸附剂对钴和镍离子的吸附强度具有明显地差异，从而实现钴和镍的吸附分离。

进一步的，所述步骤S1中，酸剥离主要将含镍钴锰锂的材料从废旧三元锂离子正极材料表面剥离脱落下来；还原浸出是在酸性条件下，还原剂将剥离液中镍钴锰还原为二价阳离子，用于后续吸附分离。

进一步的，将硫酸替代为无机酸(盐酸或硝酸等)，会产生有毒有害气体氯气或二氧化氮等；将硫酸替代为有机酸，成本较高，且会产生高COD(化学需氧量)废水。

进一步的，所述还原剂选自柠檬酸、草酸、亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钠和双氧水中的一种或多种。

进一步的，所述脱附剂1为盐酸、硫酸和硝酸中的一种或多种，脱附剂1 的浓度为3.5-10.2mol/L。