[发明专利]从废旧锂离子电池中提锂的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种从废旧锂离子电池中提锂的方法，所述方法包括以下步骤：将电池黑粉与炭混合、研磨和热脱附；将热脱附后的产物水浸、过滤得到含锂水溶液；用钠盐调节含锂水溶液的pH、浓缩、过滤得到碳酸锂产物。本发明从废旧锂离子电池中提锂的方法，具有锂的回收流程短、操作简单、回收率高；采用活性炭粉为提取剂，通过热脱附提取锂，破坏了金属氧化物的晶格结构，有利于下游湿法冶金企业对正极材料的溶解，不需要再添加额外添加剂；只加入活性炭粉，主产线流程不再加入其他化学物质，无新的“三废”排放，没有二次污染。

技术领域

本发明涉及废旧电池回收技术领域，尤其涉及从锂离子电池中提取锂的方法及其应用。

背景技术

按照中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，到2030年，新能源汽车销量占汽车总销量的比例将上升至40％左右。于2035年，新能源汽车将占汽车总销量的50％以上。与之伴随的是，大量废旧锂离子电池的产生，将对我国乃至全世界的电子废弃物处理和环境保护提出了严峻的挑战。一方面，废旧锂离子电池中含有有毒易燃电解质、重金属等有害组分，若处理不当会引发严重的水体和土壤污染，甚至引发火灾、爆炸等安全事故；另一方面，废旧锂离子电池中含有大量的锂、钴、镍、锰、铜、铝等金属资源，如能实现电池元素的高效循环，可在很大程度上缓解我国在钴、锂等资源短缺的窘境。

虽然现有技术中存在一些锂离子电池的回收利用方法，但其一般均为酸或碱浸出工艺制备碳酸锂或氢氧化锂等产品，且现有锂离子溶解过程中酸溶会导致部分Co、Ni、Mn、Cu等杂质溶出；碱溶会导致Al离子溶解增多，造成富锂溶液中杂质偏高；例如：CN110498434A《一种锂离子电池正极活性材料的回收方法及其应用》此专利虽然用低酸溶液控制最终富锂溶液中杂质不高，但是从其工艺过程看相对复杂，控制点较多，实际应用时工作强度大。同时，现有的这些方法提取得到的产品附加值均较低。

因此，开发一种操作简单、流程短、污染少、回收率高的从废旧锂离子电池中提取锂的技术，对于锂电池回收行业及锂电池产业的循环发展，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出从锂离子电池中提取锂的方法及其应用。本发明通过向经破碎分选后的电池黑粉中加入炭，在热脱附有机物和碳化胶粘剂的过程中，控制体系的碳锂比例、热脱附温度和时间，实现对电池黑粉中锂元素的选择性置换。本发明流程短、操作简单，设备投资小。

在本说明书中，“约”定义为数值点附近±5％。

具体的，本发明通过下述方法实现：

一方面，本发明提供从废旧锂离子电池中提锂的方法，所述方法包括以下步骤：

将电池黑粉与炭混合、研磨和热脱附；

将热脱附后的产物水浸、过滤得到含锂水溶液；

用钠盐调节含锂水溶液的pH、浓缩、过滤得到碳酸锂产物。

具体的，所述方法包括以下步骤：

将电池黑粉与300-500目炭粉混合，研磨40-80分钟，并在隔绝空气的条件下在300-1000℃下热脱附30-600分钟；

向热脱附后的产物加入去离子水，水的量按滤渣：水＝1:8-20的重量比，水浸、调浆、过滤得到含锂水溶液；

用钠盐调节含锂水溶液的pH值为11-13，加热至80-100℃浓缩，碳酸锂析出，过滤得到固体碳酸锂产物。

其进一步技术方案为，电池黑粉为回收的含镍锂电池经过放电、破碎、筛分、分选除去铁、铝、铜后剩下的含镍、钴、锰和锂氧化物正极粉和石墨负极粉的粉体；电池黑粉的粒径为能过100目筛。

其进一步技术方案为，将电池黑粉与炭混合，电池黑粉中的锂与炭的摩尔比为1:0.1-3，所用炭为活性炭粉。