一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统及工艺技术方案

本发明专利技术提供一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，属于锂离子电池回收技术领域。所述系统包括前处理单元，酸浸单元，一次除杂单元，共沉淀单元，二次除杂单元以及氨回收单元。其中，前处理包括粉碎机，脉冲除尘器，正负极粉末料仓以及分离机；酸浸包括浸出反应釜以及微滤机Ⅰ；一次除杂包括除杂反应釜以及压榨机，共沉淀包括配料釜，共沉淀反应釜以及离心机；二次除杂包括二次除杂反应釜以及微滤机Ⅱ；氨回收包括加热器，蒸发结晶器，冷凝器以及氨液接收罐。本发明专利技术还提供利用所述系统进行废旧三元电池回收的工艺。本发明专利技术制备出的镍钴锰三元材料前躯体纯度高，振实密度大，颗粒粒径小、分布窄且混合均匀；硫酸锂溶液可以直接用于碳酸锂的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统及工艺
本专利技术属于锂离子电池回收
，具体为一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统及工艺。
技术介绍
近些年来，锂离子电池由于其比能量大、输出电压高、可大电流充放电、无记忆效应、循环寿命长、自放电率低、绿色环保等诸多优点，被广泛应用在手机、平板电脑等电子数码产品中，并逐渐成为储能装置、电动车等领域首选的动力电源。目前我国已成为锂离子电池的最大生产、消费和出口国之一，据中国汽车技术研究中心预测，到2020年中国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万到17万吨。废弃的锂离子电池中含有钴、锂、镍、锰等有价金属，根据美国地址勘探局的统计数据，我国的钴、锂、镍、锰的矿产资源仅占全球储量的1.07％、26.99％、4.01％、7.02％，生产锂离子电池所需的金属供需矛盾在我国已越来越突出。同时，根据预测，商用车和乘用车所使用的动力锂电池报废量将在2020年分别达到27Gwh和4.2Gwh，约50万吨，从废旧动力锂电池中回收镍、钴、锰、锂、铁、铝和铜等金属所创造的市场价值在2020年可达136亿元。若不将这部分“城市矿产”进行回收利用，不仅会造成资源的极大浪费同时会引起诸多环境问题。因此，高效回收废旧锂离子电池中的有价金属可以为生产锂离子电池提供替代的金属，降低对国外金属资源的依赖，促进锂离子电池行业的可持续发展和产业升级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统及工艺，通过本专利技术系统及工艺，可以连续回收废旧三元锂离子电池中的镍钴锰有价金属，制备出纯度高，振实密度大，颗粒粒径小、分布窄且混合均匀的三元前驱体产品；同时能连续回收废旧三元电池中的有价金属锂制备出高浓度硫酸锂溶液。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：本专利技术的目的之一在于提供一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，所述系统包括前处理单元，酸浸单元，一次除杂单元，共沉淀单元，二次除杂单元以及氨回收单元：所述前处理单元包括粉碎机，脉冲除尘器，正负极粉末料仓以及分离机，所述脉冲除尘器及分离机与所述粉碎机连通，所述正负极粉末料仓与脉冲除尘器及分离机连通；所述酸浸单元包括浸出反应釜以及微滤机Ⅰ，所述浸出反应釜与正负极粉末料仓连通；所述一次除杂单元包括除杂反应釜以及压榨机，所述除杂反应釜与微滤机Ⅰ连通；所述共沉淀单元包括配料釜，共沉淀反应釜以及离心机，所述配料釜与压榨机连通；所述二次除杂单元包括二次除杂反应釜以及微滤机Ⅱ，所述二次除杂反应釜与离心机连通；所述氨回收单元包括依次连通的加热器，蒸发结晶器，冷凝器以及氨液接收罐，所述加热器与微滤机Ⅱ连通。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统的一个具体实施例，所述前处理单元还设置有集料器Ⅰ，集料器Ⅱ以及集料器Ⅲ，集料器Ⅰ位于脉冲除尘器与正负极粉末料仓之间，集料器Ⅱ位于分离机与正负极粉末料仓之间，集料器Ⅲ与分离机连通。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统的一个具体实施例，所述前处理单元还设置有与粉碎机连通的碱液喷淋塔以及与碱液喷淋塔连通的活性炭过滤机。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统的一个具体实施例，所述共沉淀单元还设置有与离心机连通的干燥箱。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统的一个具体实施例，所述氨回收单元还设置有与加热器连通的蒸发母液储罐。本专利技术的目的之二在于提供一种连续回收废旧三元锂离子电池的工艺，所述工艺包括电池前处理，酸浸，一次除杂，共沉淀，二次除杂以及氨回收：所述电池前处理为将废旧三元锂离子电池经粉碎机进行粉碎，粉碎产生的正负极粉尘通过脉冲除尘器进入正负极粉末料仓，粉碎料通入分离机将金属和正负极粉末进行分离，正负极粉末进入正负极粉末料仓；所述酸浸为将正负极粉末输送至浸出反应釜，并加入硫酸和过氧化氢溶液进行反应，反应后的料浆经微滤机Ⅰ过滤后得到浸出液；所述一次除杂为将浸出液通入除杂反应釜中，加入氢氧化钠调节溶液pH，反应后料浆通入压榨机经压榨后得到一次除杂液；所述共沉淀为将一次除杂液通入配料釜中，并加入镍钴锰硫酸盐调节溶液中镍钴锰摩尔比，然后通入共沉淀反应釜，并加入络合沉淀剂进行共沉淀反应，将反应后的料浆通入离心机，离心分离后得到的母液和固体；所述二次除杂为将共沉淀中经离心分离后得到的母液通入二次除杂反应釜，并加入氢氧化钠调节溶液pH，反应后的料浆经微滤机Ⅱ过滤后得到二次除杂液；所述氨回收为将二次除杂液通入加热器进行加热后通入蒸发结晶器，经冷凝器冷凝后流入氨液接收罐。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的工艺的一个具体实施例，所述电池前处理为将废旧三元锂离子电池经粉碎机进行粉碎，粉碎产生的正负极粉末通过脉冲除尘器进入集料器Ⅰ，然后再进入正负极粉末料仓进行储存；粉碎料通过分离机将金属和正负极粉末进行分离，金属进入集料器Ⅲ，正负极粉末进入集料器Ⅱ，然后再进入正负极粉末料仓进行储存；粉碎产生的六氟硫酸锂和电解液溶剂通入碱液喷淋塔进行吸收，多余的电解液溶剂通入活性炭过滤机进行吸收。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的工艺的一个具体实施例，一次除杂过程中，所述溶液pH为4～6；二次除杂过程中，所述溶液pH为11～13。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的工艺的一个具体实施例，共沉淀过程中，所述镍钴锰摩尔比为1:1:1，5:2:3，6:2:2或8:1:1，所述络合沉淀剂为氢氧化钠和氨溶液，所述离心分离后得到的固体经淋洗、烘干后得到前躯体产品。作为本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的工艺的一个具体实施例，当加热器中硫酸锂溶液的氨浓度小于0.005g/L时，将其打入蒸发母液储罐中，检测溶液锂浓度，当锂浓度小于21g/L时该硫酸锂溶液可循环用于配制氢氧化钠溶液，当锂浓度大于21g/L时该硫酸锂溶液可直接用于生产碳酸锂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统及工艺，在回收废旧三元锂离子电池的同时制备出三元前驱体产品和高浓度硫酸锂溶液，相比于现有三元正极材料前驱体采用硫酸钴、硫酸镍结晶为主要原料，可以显著降低三元前驱体的制备成本。2、本专利技术系统可实现连续性运行，各装置之间的连贯性好；且本专利技术系统属环境友好型，氨水可循环使用。3、利用专利技术系统及工艺制备出的镍钴锰三元材料前躯体纯度高，振实密度大，颗粒粒径小、分布窄且混合均匀；制备出的硫酸锂溶液中锂浓度高，杂质含量低，可以直接用于碳酸锂的生产。附图说明图1为本专利技术一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统和工艺示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合具体原理及过程对本专利技术所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统及工艺进行详细说明：一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，如图1所示，所述系统包括前处理单元，酸浸单元，一次除杂单元，共沉淀单元，二次除杂单元以及氨回收单元。所述前处理单元包括粉碎机，脉冲除尘器，正负极粉末料仓以及分离机，所述脉冲除尘器及分离机与所述粉碎机连通，所述正负极粉末料仓与脉冲除尘器及分离机连通。具体地，前处理单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，其特征在于，所述系统包括前处理单元，酸浸单元，一次除杂单元，共沉淀单元，二次除杂单元以及氨回收单元：所述前处理单元包括粉碎机，脉冲除尘器，正负极粉末料仓以及分离机，所述脉冲除尘器及分离机与所述粉碎机连通，所述正负极粉末料仓与脉冲除尘器及分离机连通；所述酸浸单元包括浸出反应釜以及微滤机Ⅰ，所述浸出反应釜与正负极粉末料仓连通；所述一次除杂单元包括除杂反应釜以及压榨机，所述除杂反应釜与微滤机Ⅰ连通；所述共沉淀单元包括配料釜，共沉淀反应釜以及离心机，所述配料釜与压榨机连通；所述二次除杂单元包括二次除杂反应釜以及微滤机Ⅱ，所述二次除杂反应釜与离心机连通；所述氨回收单元包括依次连通的加热器，蒸发结晶器，冷凝器以及氨液接收罐，所述加热器与微滤机Ⅱ连通。

【技术特征摘要】
1.一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，其特征在于，所述系统包括前处理单元，酸浸单元，一次除杂单元，共沉淀单元，二次除杂单元以及氨回收单元：所述前处理单元包括粉碎机，脉冲除尘器，正负极粉末料仓以及分离机，所述脉冲除尘器及分离机与所述粉碎机连通，所述正负极粉末料仓与脉冲除尘器及分离机连通；所述酸浸单元包括浸出反应釜以及微滤机Ⅰ，所述浸出反应釜与正负极粉末料仓连通；所述一次除杂单元包括除杂反应釜以及压榨机，所述除杂反应釜与微滤机Ⅰ连通；所述共沉淀单元包括配料釜，共沉淀反应釜以及离心机，所述配料釜与压榨机连通；所述二次除杂单元包括二次除杂反应釜以及微滤机Ⅱ，所述二次除杂反应釜与离心机连通；所述氨回收单元包括依次连通的加热器，蒸发结晶器，冷凝器以及氨液接收罐，所述加热器与微滤机Ⅱ连通。2.如权利要求1所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，其特征在于，所述前处理单元还设置有集料器Ⅰ，集料器Ⅱ以及集料器Ⅲ，集料器Ⅰ位于脉冲除尘器与正负极粉末料仓之间，集料器Ⅱ位于分离机与正负极粉末料仓之间，集料器Ⅲ与分离机连通。3.如权利要求1所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，其特征在于，所述前处理单元还设置有与粉碎机连通的碱液喷淋塔以及与碱液喷淋塔连通的活性炭过滤机。4.如权利要求1所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，其特征在于，所述共沉淀单元还设置有与离心机连通的干燥箱。5.如权利要求1所述一种连续回收废旧三元锂离子电池的系统，其特征在于，所述氨回收单元还设置有与加热器连通的蒸发母液储罐。6.一种连续回收废旧三元锂离子电池的工艺，其特征在于，所述工艺包括电池前处理，酸浸，一次除杂，共沉淀，二次除杂以及氨回收：所述电池前处理为将废旧三元锂离子电池经粉碎机进行粉碎，粉碎产生的正负极粉末通过脉冲除尘器进入正负极粉末料仓，粉碎料通入分离机将金属和正负极粉末进行分离，正负极粉末进入正负极粉末料仓；所述酸浸为将正负极粉末输送至浸出反应釜，并加入硫酸和过氧化氢溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹乃珍，高洁，肇巍，王梦，谢宇充，徐川，李溢文，党春霞，
申请(专利权)人：天齐锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51