[发明专利]一种中温碳还原从锂电池正极中优先选择性提锂的方法

说明书

本发明提供了一种中温碳还原从锂电池正极中优先选择性提锂的方法，包括：步骤S1、真空热解锂电池，获得含锂粉末；步骤S2、将含锂粉末与碳粉混合均匀，得到混合粉末；步骤S3、将混合粉末在惰性气氛下升温至650‑800℃焙烧一段时间，然后在惰性气氛下自然降温，得到焙烧产物；步骤S4、将焙烧产物依次进行湿法球磨和超声，然后使用水进行浸出，过滤、结晶浸出液，得到Lisubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;产物。本发明解决了现有技术回收过程中锂的不完全回收和损失的问题。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种中温碳还原从锂电池正极中优先选择性提锂的方法。

背景技术

以锂离子电池(LIB)为代表的储能电池因其良好的能效和较长的循环寿命而在世界范围内受到欢迎。随着锂离子电池产量的增加，废旧锂离子电池大幅增加，需要对其进行处理。通常情况下，由于钴和镍的金属价格，它们在锂电池的回收过程中是优先考虑的，锂则是最后一个被关注的金属。然而，近年来，锂元素的价格飞速上涨，使回收锂元素的利润率大幅增加，因此提取锂电池中的锂显得尤为迫切。

目前可通过以下两种方式实现锂的优先选择。一种方法是通过首先溶解包括锂在内的所有金属，然后沉淀或提取除锂以外的所有金属来生产富含锂的浸出液。但是，为了生产电池级锂前体，需要高纯度的富锂浸出液，这会消耗大量化学物质以及复杂的操作。另一种方法是将除锂以外的所有金属转化为水不溶性氧化物或金属单体，而锂转化为水溶性锂盐，然后进行水浸出。由于高效和简单的回收操作，碳还原焙烧提取锂备受关注。然而，优先锂提取过程中的锂回收不完全问题亟待解决。

目前，锂回收的不完全性可归因于锂元素的低水接近性，这与过渡金属氧化物的八面体结构(可能将锂困在笼中)有关。需要打开笼结构以降低锂元素的释放阻力。研究人员通过碳还原焙烧过程从过渡金属氧化物中回收金属时，过渡金属氧化物的还原度得到控制。

因此本发明采用中温碳还原，以优先选择从废旧锂离子电池正极中提取锂，不仅实现高的回收率，而且得到高纯度的含锂产物。

发明内容

本发明提供一种中温碳还原从锂电池正极中优先选择性提锂的方法，以解决现有技术中优先提取锂过程中锂回收不完全的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种中温碳还原从锂电池正极中优先选择性提锂的方法，包括：

步骤S1、真空热解锂电池，获得含锂粉末；

步骤S2、将含锂粉末与碳粉混合均匀，得到混合粉末；

步骤S3、将混合粉末在惰性气氛下升温至650-800℃焙烧一段时间，然后在惰性气氛下自然降温，得到焙烧产物；

步骤S4、将焙烧产物依次进行湿法球磨和超声破碎，然后使用水进行浸出，过滤、结晶浸出液，得到Li₂CO₃产物。

可选地，步骤S1中，在300-700℃下热解锂电池，热解温度优选500℃；可选的，热解锂电池前，先拆卸锂电池。

可选地，步骤S1中，锂电池选自钴酸锂、镍酸锂或三元锂电池中的一种或多种；锂电池优选为废旧锂电池。

可选地，步骤S2中，碳粉的加入量为含锂粉末的5-25wt％。

可选地，步骤S3中，焙烧时间为15-120分钟；焙烧温度为750℃；惰性气氛选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种。

可选地，步骤S4中，焙烧产物首先在1500-2500rpm转速下湿法研磨不少于3分钟，然后在50-70kHz频率下超声破碎不少于3分钟；优选首先在2000rpm转速下湿法研磨5分钟，然后在65kHz下超声破碎5分钟。